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  1. 1. UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE MOGROVEJO ESCUELA DE MEDICINANÚCLEO CELULAR PROFESOR JOSÉ LLONTOP NUÑEZ Biología Celular y Molecular
  2. 2. Biología Celular y Molecular : Núcleo celular Escuela de Medicina-USAT ¿Qué hay detrás de estas enfermedades?
  3. 3. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  4. 4. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  5. 5. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL NÚCLEO Número Tamaño Posición Osteoclastos Célula muscular cardiaca Forma Hepatocitos Célula de Purkinje del corazón Célula epitelial aplanada
  6. 6. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT EL NÚCLEO: ESTRUCTURA • Los contenidos del núcleo son envueltos por una envoltura nuclear compleja. • Están incluídos dentro del núcleo: 1- Cromatina 2- Nucleoplasma 3- Nucleolo (área concentrada de cromatina, RNA y proteinas) 4- Matriz Nuclear
  7. 7. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Núcleo: Estructura Envoltura nuclear Nucleolo CromatinaNucleoplasma (Carioplasma o Jugo nuclear): Fase acuosa: Proteínas(enzimas, ácidas no histónicas, reg. Génicas), cofactoresminerales,Matriz nuclear o armazón: Trama fibrosa de proteínas no identificadas. Regiones MAR. Plegamiento de la cromatina. Regulación dela transcripción y transcripción del ADN
  8. 8. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Envoltura nuclear Cisterna perinuclear
  9. 9. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Envoltura nuclear Estructura Características Función Espesor: 25-40 nm entre la MEN y Similar al RER Cisterna Perinuclear MIN, similares al RER Espesor: 50-80 nm. Semejante a Disolución(fosforilado en una malla fibrosa. Asociado a la cara prometafase) y interna MNI que la separa de la formación(desfosforilado en cromatina densa periférica. telofase) de la EN en la mitosis . Lámina Nuclear Componentes antigénicos: Lámina Organización y soporte mecánico de A(72 KDa), B(B1, 65 KDa y B2, 78 la EN . Kda) y C(62 Kda). Forman dímeros Lámina Ay C se unen a puntos originando una malla cuadrangular específicos de la cromatina. Lámina B se une al MIN. Muy parecidos a la cisterna Se consideran una forma de perinuclear con sus complejos del almacenamiento o reserva Lámina anillada poro incluídos. citoplasmáticas del complejo del En: céll embrionarias, tumorales, poro y en el transporte de material o anulares gónadas desde el núcleo al citoplasma. Mutaciones en los genes de la lámina nuclear son responsables de varias enfermedades genéticas humanas como la distrofia muscular
  10. 10. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Poro Nuclear Anillo Tapón Rayos Fibrillas Anillo Tapón central citoplasmático central hialoplasmáticas periférico Protuberancias o bloques anulares Protuberabcia adluminalRayos centrales Fibrilla nucleoplasmática Jaula nuclear 80 nm 120 nm
  11. 11. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Poro Nuclear CARACTERÍSTICAS FUNCIONES -Abundan en células -Pasan más rápido moléculas < 5 KDa (17 embrionarias, inmaduras y KDa, 2 min y 30KDa, 30 min). muy activas. - Pasan al núcleo x 3000 poros ~ 100 - N° poros: variable, 11 poros/ millones de histonas para duplicar 1 m de µm2( 3000-4000/núcleo). ADN: 100 histonas/min(demora 6-8 h). - En la formación del - El paso de moléculas grandes se eritrocito varía: abundan en necesita: eritroblastos y hay pocos en a.-Nucleoporinas o proteínas normoblastos(núcleo picnótico citosólicas. a punto de ser expulsado) b.- Péptidos señal: fosforila(inactiva) o desfosforila(activa) la proteína. c.- Señal caperuza: Transporte de ARN y proteínas asociadas hacia el citoplasma
  12. 12. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Nucleolo Estructura temporal más que un orgánulo. Presente para las necesidades de ribosomas de la célula y fabricación de proteínas CARACTERÍSTICAS FUNCIONES -Parte amorfa: Contiene -Síntesis de Ribosomas: gránulos de ADN= Nucleoloplasma. 40 S: 18S - Parte Densa: Parte 60S: granular(ribonucleoproteínas, 28S+5.8S RBNP), Parte fibrilar(Fibrillas de RBNP) y Centro Fibrilar(Finas fibrillas de ADN y ARN=Organizadores nucleolares de transcripción). - Compuesto de : Fosfoproteínas ácidas y algunas básicas, enzimas para la síntesis del ARN
  13. 13. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Núcleo: Funciones • Almacena el material hereditario de la célula o ADN. • Sitio de replicación del ADN. • Sitio de transcripción del ADN en ARNm. • Formación Ribosomal – Nucleolo: ARN y proteina requerida para la síntesis de proteínas. • Coordina las actividades de la célula el cual incluye el crecimiento, metabolismo intermediario, síntesis de proteínas y reproducción (división celular) regulación de la expresión del gen.
  14. 14. Biología Celular y Molecular : Transporte y Comunicación Celular Escuela de Medicina-USAT Chequeo de aprendizaje Relacionar estructuras del núcleo: (1) Nucleolo (2) Cromatina (3) Matriz nuclear (4) Nucleoplasma (5) Envoltura Nuclear A. Contiene organizadores nucleolares B. Trama fibrosa de proteínas no identificadas C. Constituído por ADN y proteínas D. Contiene poros y lámina nuclear E. Contiene proteínas para el metabolismo de ADN y ARN
  15. 15. Biología Celular y Molecular : Transporte y Comunicación Celular Escuela de Medicina-USAT Chequeo de aprendizaje Relacionar funciones de los componentes del núcleo: (1) Poro nuclear (2) Cisterna perinuclear (3) Lámina nuclear (4) Laminillas anulares (5) Matriz nuclear A. Disolución y formación de la EN en la mitosis. B. Funciones similares al RER. C. Paso selectivo de moléculas. D. Almacenamiento del complejo del poro. E. Regula la replicación y la trancripción del ADN.
  16. 16. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT ESTRUCTURA DE LA CROMATINA
  17. 17. cromatina cromosoma
  18. 18. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  19. 19. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT CROMATINA-NUCLEOSOMACromatina = ADN duplex + proteínas Histonas(básicas) + [proteínas NO histonas]↓(ácidas y más grandes) + [ ARN]↓ Nucleosoma: Unidad organizacional de la cromatina - lisina arginina + Nucleosoma= 200 pb + H1 Core del nucleosoma SDS-PAGE 146 pb = 1.65 vueltas - Tetrámero de H3 y H4 (H3/H4) Octámero de histonas (CORE) - 2 Dímeros de H2A y H2B (H2A-H2B)
  20. 20. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT NEUCLEOSOMA
  21. 21. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Rol de la H1 en la organización de la cromatina Experimento de Thoma; Koller y Klag (1979) Tallo H4 Tallo H2B Tallo H2A Tallo H3 Tallo H2A Tallo H4 Tallo H2B Tallo H3 Las colas de histonas son blancos de modificaciones post- traduccionales Colas N-terminales de histonas interviene en la formación de la fibra de 30 nm Modelo solenoide de la fibra de cromatina de 30 nm
  22. 22. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT CROMATINA EN EL NÚCLEO EUCARIOTA Observaciones al microscopio electrónico Cromatina densa cerca de la envoltura nuclear es sujetada a la lámina nuclear Cromatina difusa en el nucleoplasma
  23. 23. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT CROMATINA EN EL NÚCLEO EUCARIOTA Dos formas de cromatina en interfase: EUCROMATINA Estructura menos condensada, compuesta mayormente por fibras de 30 nm. HETEROCROMATINA - Forma altamente condensada. - Constitutiva(Nunca transcribe :centrómeros y telómeros) y facultativa( eucromatina que se heterocromatiniza: cromosoma X inactivo en mujeres). - Incluye proteínas adicionales. - Genes no expresados(silenciados) en la mayoría de los casos; repetidos( en tandem) de secuencias cortas. - Mantenimiento de telómeros y centrómeros de cromosomas.
  24. 24. Biología Celular y Molecular : Transporte y Comunicación Celular Escuela de Medicina-USAT Chequeo de aprendizaje Relacionar : (1) Heterocromatina (2) Eucromatina (3) Nucleosoma (4) Core de histonas (5) Histonas altamente conservadas A. Cromatina inactiva B. Unidad básica de la cromatina C. Cromatina activa D. H3 y H4 E. 1 Tetrámero H3/H4 y 2 dímeros de H2A-H2B
  25. 25. Biología Celular y Molecular : Transporte y Comunicación Celular Escuela de Medicina-USAT Chequeo de aprendizaje En el núcleo en interfase encontramos: (I) Cromatina poco condensada (II) Cromatina altamente condensada(III) Cromosomas metacéntricos(IV) Fribras de 10nm transcribiendo (V) Muchos nucleolos Es correcto: A. Sólo I B. Sólo II C. Todas menos IV y V D. Todas menos III y V E. Todas
  26. 26. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT FUNCIONES DE LA CROMATINA
  27. 27. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Funciones de la cromatina • Empaqueta al ADN en un pequeño volumen dentro de la célula. • Fortalece al ADN en la mitosis y meiosis • Sirve como mecanismo de control de la expresión génica.
  28. 28. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT CÓDIGO DE HISTONAS • La metilación de histonas o del AND generalmente inactiva a un gen. • La acetilación de histonas generalmente activa a un gen.
  29. 29. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Modificaciones epigenéticas de la cromatina 1.- Remodelamiento local 2.- Acetilación de histonas (Lisinas de H3 de los nucleosomas para la y H4).- La más frecuente transcripción SWI/SNF 3.- Fosforilación de Histonas( serina de H3) y Metilación de Histonas( Lisina de H3 y H4) EUCROMATINA HETEROCROMATINA (Metilación de la lis4 de H3 (DesMetilación de la lis4 de H3 y Acetilación de lis 9 y 14 de H3) y DesAcetilación de lis 9 y 14 de H3) 4.- Metilación del ADN Significado Biológico - Silenciamiento génico - Mecanismo de defenza contra elementos móviles del genóma - Mecanismo estabilizador de la cromatina
  30. 30. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  31. 31. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  32. 32. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Cromosomas metafásicos Morfología y bandeo del cromosoma
  33. 33. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Cromosomas metafásicos Morfología y bandeo del cromosoma
  34. 34. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Replicated chromosome P arm kinetochore centromere Q arm sister chromatids
  35. 35. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT chromosome P arm centromere Q arm chromatid
  36. 36. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Replicación del ADN • Es parte del ciclo celular. • Es el proceso de duplicaciòn de nueva molécula de ADN con la misma secuencias de bases que la molécula de ADN original.
  37. 37. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Procariótas Eucariótas Un único Bidireccional muchos Bidireccional orígen orígenes
  38. 38. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Replicación del ADN : Enzimas involucradas • Proteínas iniciadoras (anclar a la DNApol) • Helicasas: separan las dos cadenas de ADN. • SSBPs (single-stranded binding proteins): Estabilizan las dos cadenas separadas. • Topoisomerasa I & II: desenrrollan el ADN. • DNApol I – reparar y eliminar primers de ARN y • DNApol II – limpieza total de fragmentos de Okazaki • DNApol III – principal polimerasa • DNA primasa: Sintetizan primers de ARN. • DNA ligasa: Une los fragmentos de ADN adyacentes.
  39. 39. Hebras antiguas SEMICONSERVATIVA y SEMIDISCONTINA Hebras nuevas5’
  40. 40. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  41. 41. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  42. 42. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT ADNpol III elonga ambas hebras Molde de la hebra conductora Helicasa desenrrolla la doble hélice Hebra conductora Fragmentos de Okasaki Hebra Primer de retrasada ARN ADN parental Las proteínas de unión al ADN de hebra simple Molde de la hacen los moldes hebra Primasa disponibles para la retrasada sintetiza primasa y la ADN pol primers III
  43. 43. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT El proceso de Transcripción
  44. 44. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT DNA TRANSLATION tRNA translates mRNA into proteins
  45. 45. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  46. 46. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT Estructura básica de un gen codificador de proteínas Un gen codificador de proteínas consiste en un promotor, seguido de la secuencia de codificación de la proteína y de un terminador. El promotor es una secuencia de pares de bases que especifica dónde debe comenzar la transcripción. El terminador es una secuencia que especifica el final de la transcripción en mRNA.
  47. 47. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  48. 48. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT
  49. 49. Biología Celular y Molecular : Núcleo Celular Escuela de Medicina-USAT RESUMEN
  50. 50. Biología Celular y Molecular : Transporte y Comunicación Celular Escuela de Medicina-USAT Chequeo de aprendizaje Son funciones de la cromatina: (I) Fortalece la célula para su división (II) Se replica (III) Se trancribe (IV) Controla la expresión génica (V) Se empaqueta sólo hasta fibra de 10 nm Es correcto: A. Sólo I B. Sólo II C. I,II,III D. I,II,III,IV E. Todas
  51. 51. Biología Celular y Molecular : Transporte y Comunicación Celular Escuela de Medicina-USAT Chequeo de aprendizaje Relaciona: (1) Código de histonas (2) Replicación del ADN (3) Expresión génica(4) Nucleósido (5) Nucleótido A. Promotor y genes estructurales B. Base nitrogenada+desóxirribosa C. Base nitrogenada+desoxirribosa+P D. Metilación y acetilación E. Semiconservativo
  52. 52. GRACIAS

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