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BIOLOGÍA CELULAR, EMBRIOLOGIA GENERAL e HISTOLOGÍA HUMANA Grado en Medicina

EL CICLO CELULAR. MITOSIS Prof. Mª Elena Giné Departamento de Biología Celular Facultad de Medicina Universidad Complutense de Madrid

Ciclo Celular • “Toda célula procede de otra célula preexistente” Ciclo celular:
Duplicación del contenido
División en dos células

Objetivo Fundamental: – Transmisión de la información genética a la siguiente generación – Células genéticamente idénticas

http://outreach.mcb.harvard.edu/animations/checkpoints.swf

CICLO CELULAR => comprende todos los acontecimientos que se producen en el periodo entre el comienzo de una división y el inicio de la siguiente. Duración varia dependiendo del tipo celular Incluye interfase (G1,S,G2) división celular (mitosis o meiosis) Fase M (mitosis + citocinesis)

Duración variable, en ocasiones => ciclos celulares muy cortos de 30min Ciclo células embrionarias

FASE M - Mitosis o cariocinesis: distribución equitativa del DNA entre dos células hijas.  cromátidas hermanas se separan y segregan en 2 núcleos hijos  El contenido de las células hijas es el mismo. - Citocinesis

5 Fases:

Profase Prometafase metafase anafase telofase.

Regulación -complejos ciclinas M-Cdk (mitosis temprana) -APC/C (metafase ➝ anafase)

Visión general de la mitosis

IN VIVO

Profase: acontecimientos • •

• • •

Condensación cromatina => cromosomas La célula se hace esférica y pierde contacto con las células vecinas. Desorganización del citoesqueleto: microtúbulos => Formación huso mitótico. Despolimerización microfilamentos. Fragmentación RE y Aparato Golgi (Prot. GM130 fosforilada) Reparto de las mitocondrias y ribosomas. Centrosomas duplicados a los polos

• Condensación

cromatina…

Cohesina (fase S) Condesina => responsable compactación y resolución cromátidas)

MPF Fosforilación Condensina (desencadena ensamblaje) activándola

• …hasta formar cromosomas Con cromátidas hermanas diferenciadas y separadas (resolución de las cromátidas hermanas.=> eliminación parcial de las cohesinas)

Cromosoma metafasico teñido co fluorocromo de unión al ADN (izquierda) y teñido con anticuerpo contra proteína de cinetocoro (derecha).

Formación del huso mitótico Conjunto bipolar de microtúbulos. ESTRUCTURA HUSO Desorganización citoesqueleto

Inestabilidad dinámica Catástrofe

Duplicación

Inicio => extranuclear

HUSO MITOTICO

+ +

+

+ +

+

+

+ + del aster

+ Proteínas motoras (quinesinas)

M.F. HUSO MITOTICO

interpolares

PROFASE => PROMETAFASE

Huso mitótico: proteínas motoras • •

Responsables del ensamblaje y función del huso Quinesinas (+) – 5 → separa los polos – 14 (-) → acerca los polos – 4, 10 → aleja los cromosomas de los polos (cromoquinesinas)

•

Dineínas (-) – unión al citoesqueleto de actina del córtex celular de los ut astrales – acercan los polos al cortex separándolos unos de otros

Cromosomas mitóticos y proteínas motoras responsables de la organización del huso embriones fertilizados

Los cromosomas participan activamente

Empuje hacia delante

Entrecruzamiento antiparalelo Concentración de los polos por

embriones no fertilizados sin centrosomas

Prometafase • • • • •

Corta. Desintegración de la envoltura nuclear Nucleolo termina de desintegrarse. Cromosomas se anclan en las fibras del huso

Cinetocoro: – estructura proteica en la región centromérica – varias capas – extremos + de microtúbulos – 10 – 40 sitios de anclaje – Microtúbulos unidos a través de un collar que permite la polimerización – despolimerización

Unión de los cromosomas al huso • Mecanismo de “búsqueda y captura”

• Las cromátidas hermanas se unen a polos opuestos - bi-orientación - corrección por prueba y error - uniones incorrectas inestables y no duran - unión correcta ↑ tensión → anclaje estable y más microtúbulos

Mecanismo sensor de la tensión: proteína quinasa aurora-B

Movimientos cromosómicos

Acercamiento a los polos

• Proteínas motoras y otros mecanismos generan 3 tipos de fuerzas: - De las propias proteínas del cinetocoro • se genera al despolimerizarse los extremos + • hacia los polos • prometafase y metafase / importante anafase

- Flujo en el propio microtubulo • hacia los polos • perdida de tubulina en el extremo – y ganancia en el extremo + • equilibrio hasta el inicio de anafase • contribuye a la generación de tensión

- Fuerza de eyección polar • • • •

quinesinas 4 y 10 hacia el extremo + alejan cromosomas de los polos importante prometafase y metafase (alineamiento en la placa metafásica)

Alejamiento de los polos

• Desorganización de la envuelta nuclear (PROFASE-PROMETAFASE) Fosforilación de la lamina nuclear por el complejo ciclinas M-Cdk => Laminas A y C: dímeros libres; Lamina B se una a vesículas. Fosforilación de varias subunidades de los complejos de poro nuclear => disociación de la envoltura.

Fosforilación laminas INTERFASE

TELOFASE TARDIA

PROFASE Fusión vesículas

Defosforilación laminas TELOFASE TEMPRANA

Metafase • 20% duración mitosis. • Alineamiento de los cromosomas: Placa ecuatorial • Fibras cinetocóricas responsables de la alineación y orientación de lo cromosomas.

Anafase - Separación de Cromátidas hermanas - Desplazamiento de los cromátidas hacia los polos

Dos fases:

cromátidas

Anafase I => acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos en el extremo + => atrae las cromátidas hacia los polos Anafase II => Separación de los dos polos arrastrando a los cromátidas hacia las nuevas células hijas => proteínas motoras

Punto de control del ciclo celular=> Control de la separación de las cromátidas: Acción del complejo APC

Segregación Cromosómica kinesin-5

dynein

•Acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos •Movimiento de los cromosomas a los polos

•Alargamiento de los microtúbulos interpolares •Separación de los polos del huso

TELOFASE - Las cromátidas llegan a los polos del huso. - Descondensación de los cromosomas - Reorganización de la envoltura nuclear

TELOFASE

Re-ensamblaje de las envolturas nucleares

CITOCINESIS

PROMETAFASE

CITOCINESIS  Segmentación del citoplasma (comienza entre el final de la anafase y la telofase). Anillo miosina-actina

mitosis animada

Regulación miosina por MPF Cadena ligera de la miosina Interfase MPF

Cinasa de la cadena ligera de miosina

Metafase Sitio Sitio inhibitorio activador

Desaparece el MPF

Anafase Tardia

Miosina activa

CITOCINESIS

Citocinesis • División del citoplasma en 2 • 4 fases -

iniciación contracción inserción de membranas finalización