Nucleo celular

UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTO TORIBIO DE
MOGROVEJO
ESCUELA DE MEDICINA

NÚCLEO CELULAR
PROFESOR JOSÉ LLONTOP NUÑEZ

Biología Celular y Molecular

Biología Celular y Molecular : Núcleo celular Escuela de Medicina-USAT

¿Qué hay detrás de estas
enfermedades?

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


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


Núcleo: Estructura
Envoltura nuclear

Nucleolo Cromatina
Nucleoplasma (Carioplasma o Jugo nuclear): Fase acuosa: Proteínas(enzimas, ácidas no histónicas, reg. Génicas), cofactores
minerales,
Matriz nuclear o armazón: Trama fibrosa de proteínas no identificadas. Regiones MAR. Plegamiento de la cromatina. Regulación de
la transcripción y transcripción del ADN


Envoltura nuclear

Cisterna perinuclear


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


Poro Nuclear
Anillo Tapón Rayos
Fibrillas
Anillo Tapón central citoplasmático central hialoplasmáticas
periférico Protuberancias
o bloques
anulares Protuberabcia
adluminal

Rayos centrales

Fibrilla
nucleoplasmática
Jaula nuclear
80 nm

120 nm


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


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


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.

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


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.


ESTRUCTURA DE LA
CROMATINA

cromatina

cromosoma


CROMATINA-NUCLEOSOMA
Cromatina = 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)


NEUCLEOSOMA


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


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


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.


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


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


FUNCIONES DE LA
CROMATINA


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.


CÓDIGO DE HISTONAS
• La metilación de
histonas o del AND
generalmente inactiva
a un gen.
• La acetilación de
histonas
generalmente activa a
un gen.


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


Cromosomas metafásicos
Morfología y bandeo del cromosoma


Replicated chromosome

P arm
kinetochore

centromere

Q arm
sister chromatids


chromosome

P arm

centromere

Q arm

chromatid


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.


Procariótas Eucariótas
Un único Bidireccional muchos Bidireccional
orígen orígenes


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.

Hebras
antiguas

SEMICONSERVATIVA
y
SEMIDISCONTINA

Hebras
nuevas
5’


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


El proceso de Transcripción


DNA TRANSLATION
tRNA translates mRNA into proteins


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.


RESUMEN


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


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

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