Núcleo - INMEGEN
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MEDICINA GENOMICA QBP Karol Carrillo Sánchez INMEGEN kcarrillo@inmegen.gob.mx 11 ago 2009 LA CELULA Unidad mínima capaz de actuar de manera autónoma •Unicelulares •Pluricelulares Carácterísticas generales Tamaño: Forma: Células eucariotas y procariotas •10-50 µm PROCARIOTA •Latin pro: antes • Griego karyon: núcleo •Carecen de núcleo rodeado por membrana •No organelos rodeados por membranas •1-5 µm •Protozoos, plantas y animales •Bacterias y cianobacterias EUCARIOTA •Griego eu: verdadero; •Griego karyon: núcleo •DNA rodeado por envoltura nuclear •Organelos membranales Células eucariotas y procariotas Células eucariotas y procariotas Infección por eucariota o procariota? Células eucariotas y procariotas Diferencias en aspecto y función Similitudes •DNA dirige la actividad de la célula, reproducción y herencia •Metabolismo •Moléculas Relación evolutiva Bioquímica •Bioquímica de la célula: Compleja •Dominada por compuestos de carbono •Reacciones en solución acuosa y temperaturas •Coordinadas por polímeros de gran tamaño Sistemas de Clasificación Sistemas de Clasificación Sistemas de Clasificación Célula eucariota Membrana Plasmática Estructura de las membranas •Bicapa lipídica •Grosor 5 nm •Mosaico fluido: inmersas varias proteínas •Asimétrica •Estructura cuasi-fluida: movimientos de traslación Uniones no covalentes Estructura de las membranas Molécula primaria: Fosfolípido Cabeza polar hidrofílica: Fosfato Colas no polares hidrofóbicas: Ac graso Anfipáticas Estructura de la membrana plasmática Molécula primaria: Fosfolípido Cabeza polar hidrofílica: Fosfato Colas no polares hidrofóbicas: Ac graso Anfipáticas Disposición de fosfolípidos Hidrofóbica al interior: de la estructura Hidrofílica al exterior: Medio acuoso 50% de las membranas Doble capa lipídica Estructura de la membrana plasmática Colesterol •Embebido en área hidrofóbica •Estabilidad de la membrana •Contribuye con la fluidez •Evita que las colas se empaqueten •Células vegetales y bacterias no contienen colesterol Estructura de la membrana plasmática Proteínas •Integrales: Tienen uno o mas segmentos que atraviesan la bicapa lipídica •Periféricas: No atraviesan la bicapa No están fijas en un lugar de la membrana tienen desplazamiento lateral Mosaico fluido Proteínas de Membrana Estructura de la membrana plasmática Estructura de la membrana plasmática Glicolípidos •Superficie externa de la membrana •Colas hidrofóbicas embebidas en la región interna de la membrana •Cabezas localizadas al exterior Glicoproteínas •Superficie externa de la membrana Moléculas de reconocimiento celular Modelo fluido de la membrana 1966 por S.J Singer y G.L. Nicholson: Fosfolípidos, glicolípidos y colesterol Originan una matriz donde se anclan las proteínas Membrana Plasmática Funciones •Aislar selectivamente el contenido de la célula del ambiente externo •Regular el intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular •Comunicación intercelular •Compartimentos adicionales que delimitan ambientes únicos en los que se llevan a cabo funciones altamente específicas Funciones de la membrana plasmática Regular el intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular •Barrera semipermeable: permite paso diferencial de moléculas y mantiene la mayor parte de las moléculas producidas dentro de la célula. Transporte pasivo: No se requiere de energía Difusión: movimiento neto de una sustancia de un área de mayor concentración a una de baja concentración. N2, O2, CO2. Transporte activo: Se requiere gasto de energía. Bomba de sodio-potasio. Funciones de la membrana plasmática Osmosis Acuaporina Transporte activo Funciones de la membrana plasmática •Comunicación intercelular Matriz extracelular: complejo retículo formado por proteínas y CHO´s, creando un ambiente especial. Organiza las células en tejidos Colágeno: Proteínas que confieren resistencia y fortaleza a la matriz Proteoglucanos: Confieren viscosidad Fibronectinas: proteínas multiadhesivas, fijan las células a la matriz La matriz extracelular proporciona el medio para que se propaguen las señales del exterior (crecimiento, proliferación, muerte) Funciones de la membrana plasmática •Comunicación intercelular Matriz extracelular: Funciones de la membrana plasmática •Comunicación intercelular Adhesión intercelular: Interacción entre células mediada por Desmosoma •Moléculas de adhesión celular Proteínas integrales •Cadherinas: Células similares Depende de Ca+2 Porción citoplásmica a filamentos intermedios Funciones de la membrana plasmática •Comunicación intercelular Adhesión intercelular: Interacción entre células mediada por Uniones adherentes •Moléculas de adhesión celular Proteínas integrales • Unión a actina Células similares Funciones de la membrana plasmática •Comunicación intercelular Adhesión intercelular: Interacción entre células mediada por Unión oclusiva •Moléculas de adhesión celular Proteínas integrales •Ocludina y claudina Unión a citoesqueleto Forman barreras impermeables Funciones de la membrana plasmática •Comunicación intercelular Comunicación intercelular: Intercambio entre células mediada por Unión comunicante •Semicanales de transmembrana •Permiten el paso de moléculas entre las células Gap junctions Membrana Plasmática Funciones •Aislar selectivamente el contenido de la célula del ambiente externo •Regular el intercambio de sustancias entre el interior y exterior celular •Comunicación intercelular •Compartimentos adicionales que delimitan ambientes únicos en los que se llevan a cabo funciones altamente específicas 1. 2. 3. 4. 5. 6. Núcleo Retículo endoplásmico Aparato de Golgi Lisosomas Vacuolas Plástidos Núcleo •Presente en eucariotas •Rodeado por envoltura nuclear •5 micras diametro •Control de actividades celulares •Sitio de duplicación DNA Organizaciones •División Celular: Cromosomas •Interfase: Cromatina Componentes del Núcleo interfásico Núcleo Cromatina: Compuesta por DNA, proteínas y poco RNA Nucleoplasma: Jugo nuclear, casi líquido Núcleo Cromatina: Compuesta por DNA, proteínas y poco RNA •Heterocromatina: Condensada, no activa, abundante en células en reposo. Transcripcionalmente inactiva •Eucromatina: Filamentos delicados, mas abundante en células activas, en transcripción Nucleoplasma: Jugo nuclear, casi líquido Núcleo Núcleo Envoltura nuclear •Doble membrana que rodea al núcleo •Posee poros •Mantiene la estructura: DNA cromosomas replica y expresa Núcleo Lamina •Debajo de membrana interna •Filamentos que rodean al núcleo, excepto en los poros nucleares •Filamentos intermedios (laminares) •Involucrados en la organización funcional del núcleo •Jugan un papel importante en el ensamble y desensamble del núcleo después de la mitosis Núcleo Lámina Núcleo Poros nucleares •Regulan selectivamente entrada y salida de moléculas hacia el núcleo •Complejo de poro nuclear •Restringe la libre difusión de moléculas (superior 9nm) •Moleculas de hasta 25nm Transportadas Señal de exportación Señal de importación Núcleo Poros nucleares •Regulan selectivamente entrada y salida de moléculas hacia el núcleo •Complejo de poro nuclear Núcleo Complejo del poro nuclear Diametro efectivo 10 nm Los ribosomas no pueden entrar Síntesis de proteínas se lleva a cabo en citoplasma Núcleo Transporte nuclear Regula transducción de señales, progesión de ciclo celular y apoptósis Señales: Señal de localización nuclear (NLS) Señal de exportación nuclear (NES) lisina, arginina y prolina El poro se puede dilatar hasta 26nm con la señal apropiada Núcleo Núcleo Nucleolo Síntesis y procesamiento de rRNA Varios cromosomas transcriben rRNA Pars fibrosa Subunidades ribosomales Pars granulosa Transportadas hacia fuera Por separado Ribosoma ensamblado no entra al núcleo Retículo Endoplásmico Estructura •Red de sacos aplanados •Tubos y canales interconectados Función •Síntesis de proteínas •Transporte •Tipos de RE •RE rugoso •RE liso Retículo Endoplásmico RE Rugoso Localizado en citoplasma Ribosomas adheridos Conectado a la envoltura nuclear Poros mRNA Síntesis de proteínas Ribosomas Ribosomas Retículo Endoplásmico RE liso No tiene ribosomas Síntesis hormonas esteroideas Transporte Aparato de Golgi Estructura •Sacos aplanados •Limitados por membrana •Apilados de forma laxa •Formación lisosomas primarios •Modifica proteínas Aparato de Golgi Lisosomas Griego lys:aflojamiento y soma: cuerpo Estructura Vesículas Provenientes del AG Contienen enzimas hidrolíticas Función Intervienen en la ruptura de Materiales extracelulares Tráfico de vesículas Vesículas y Vacuolas Función •Transporte y liberación de productos hacia el exterior •Transporte hacia el interior celular Endocitosis Fagocitosis: pseudópodos Partículas sólidas Digeridos por los lisosomas. Macrófagos Vesículas y Vacuolas Endocitosis Pinocitosis: •Transportar líquidos •Repliega la membrana •Vesícula pinocítica Endocitosis mediada por receptor: •Ligando-receptor •Invaginación •Fusión con lisosomas •Reciclaje de receptores Mitocondrias Estructura •Forma alargada u oval •Doble membrana •Contienen su propio DNA Función •Productora de energía •Consumo de Oxigeno •Producción de CO2 •Eucariotas, aerobios •O2 Extraer Energia de los alimentos Mitocondrias Estructura Posee 2 membranas Interna: Crestas mitocondriales Externa: Porinas Matriz: Espacio intermembrana: Mitocondrias Estructura Posee 2 membranas Interna: Reacciones de oxidación y cadena respiratoria ATP Sintasa (13 veces mas alta que citosol) Proteínas de transporte Matriz: Producción de ATP, mDNA, RNA, enzimas Oxidación de Piruvato y Ac grasos. Ciclo Ac Cítrico Espacio intermembrana: Fosforilación oxidativa Mitocondrias Poseen su propio DNA Teoria de endosimbiosis: Lynn Margulis 1980 Un organismo eucariota fagocitó a un pequeño procariota hace 1500 a 700 millones de años. No hubo proceso de digestión, ocurrió un tipo de simbiosis conocida Como mutualismo, en la cual ambos organismos resultan beneficiados. Eucariota: ganó un excedente de ATP provisto por la promitocondria Procariota: ambiente estable y nutritivo. Relación estrecha, la célula no puede vivir sin mitocondrias Plástidos Cloroplastos: Fotosíntesis en eucariotas Leucoplastos: Tienen reservas de almidón, proteínas o aceite Cromoplastos: Almacenan pigmentos Cloroplastos Estructura •Sacos membranosos: tilacoides •Estroma •Contienen clorofila y carotenoides •Células de plantas y algas Cloroplastos Teoria endosimbiótica Eucariota: excedente de azúcar Función Utiliza energía de la luz solar para activar la síntesis de carbohidratos altos en energía, y liberación de O2 Citoplasma Citoplasma •Material comprendido entre la membrana plasmática y la envoltura nuclear. •Agua, iones disueltos, moléculas pequeñas y macromoléculas solubles en agua •Se producen funciones muy relevantes como mantenimiento celular, primeras etapas de descomposición de nutrientes y síntesis de moléculas Citoesqueleto Funciones •Mantiene la forma de la célula •Ancla los organelos en su lugar •Involucrado en crecimiento y movilidad celular Estructura •Microtúbulos •Microfilamentos •Filamentos intermedios Muy dinámico Citoesqueleto Microtúbulos: •Mantienen la forma •Intervienen en la división celular •Intervienen en movimiento de vesículas •Contienen tubulina componente de •Cilios y flagelos Citoesqueleto Microfilamentos •Formados por actina •Mas pequeños que microtúbulos •Involucrados en motilidad •Involucrados en división Filamentos intermedios •Intervienen en la estructura de •membrana nuclear •Asocian con microtúbulos En conjunto distribuye y equilibra las tensiones mecánicas Integridad tensional Citoesqueleto Microfilamentos •Formados por actina •Mas pequeños que microtúbulos •Involucrados en motilidad •Involucrados en división Filamentos intermedios •Intervienen en la estructura de •membrana nuclear •Asocian con microtúbulos Citoesqueleto En conjunto distribuye y equilibra las tensiones mecánicas Integridad tensional Citoesqueleto Citoesqueleto Citoesqueleto Citoesqueleto EPEC Cilios Cilios tienen una estructura de 9+2 Cilios son mas cortos que flagelos Cilios Pulmón Epitelio Nasal Gracias
