Biologia. EL NÚCLEO

EL NÚCLEO (219-235)[pic 1]

• Ocupa 10 % de volumen celular
• Lo delimita a la carioteca o envoltura nuclear (lipoproteínas): dos membranas que comunican el interior del núcleo con el citosol está reforzado por dos mallas de filamentos intermedios una sobre la superficie interna y otra sobre la superficie externa de la envoltura.
• El compartimento nuclear tiene 46 cromosomas, cada uno 1 sola molécula de ADN combinado con proteínas
• varias clases de ARN (m, r, t pequeños, etc.)  que se sintetiza en el núcleo al ser transcriptos sus genes luego salen por los poros.

 Nucléolo: contiene los genes de los ARNr y los ARNr recién sintetizados proteínas son fabricadas en el citosol ingresan por los poros algunas a ADN polimerasa proteínas que regulan la actividad de los genes las que promueven el procesamiento del ARN, ARN polimerasas, etc.

• Matriz mitocondrial / nucleoplasma.

Envoltura nuclear / Carioteca:

• tiene poros (ocupan el 10%)
• Se comunica con el retículo endoplasmático.
• La membrana externa tiene algunos ribosomas
• Las proteínas que sintetizan son volcadas en el espacio perinuclear (espacio entre las membranas) o se incorporan en la membrana.
• Membrana nuclear interna: está sostenida por la lámina nuclear la cual establece la forma esférica, es una fina malla de Láminofilamentos. Algunas proteínas integrales de esta membrana sirven como punto de anclaje. [pic 2]

Poros:
 Tienen un conjunto de proteínas: nucleoporinas que forman el complejo del poro:
1) 8 columnas proteicas forman una pared cilíndrica en los extremos forman una boca o anillo (forma de reloj).
2) proteínas de anclaje: amarran las columnas proteicas a la envoltura nuclear (las proteínas se liga a una columna atraviesan la membrana y se anclan sobresaliendo en el  espacio perinuclear).
3) proteínas radiales van desde la columna hasta el centro del poro, se cortan y se alargan como un diafragma.
4)  fibrillas proteicas nacen en las bocas hacia el núcleo plasma y el citosol una fibrilla circular une los extremos que parten de la boca interna intervienen en el pasaje de proteínas pueden reducir su diámetro pasan iones y moléculas pequeñas en ambas direcciones (no gasta energía) macromoléculas en el acortamiento de las proteínas Así que ésta debe adaptar su abertura a esos tamaños.
 Las macromoléculas que salen son proteínas envejecidas que dejan de funcionar y el ARN combinado con proteínas entrada de proteínas entran plegadas mediante un mecanismo selectivo de un péptido señal específico el más conocido NSL interactúa con el poro a través de las proteínas importinas cada tipo de NSL requiere un importina específica algunos se unen a transportinas.

Entrada de proteínas del citosol al núcleo:[pic 3]

• Proteína se une a la importina por su péptido señal NSL. El poro se agranda y lo atraviesan.
• La  importina es guiada por las fibrillas internas y externas.
• Ingresa también una Ran GDP: Ran puede ser influenciada  por las proteínas reguladoras: GEF (intercambia GDP por GTP) o GAP (hidroliza GTP a GDP y P)
• La Ran-GDP se activa en el núcleo influenciada por una GEF y es Ran-GTP.
• Ran-GTP se une al complejo proteína-importina
• La unión produce que la importina y la proteína se separen.  La proteína queda en el núcleo.
• El complejo importina-Ran-GTP atraviesan el poro para volver al citosol.
• Una GAF hidroliza el GTP de la Ran y queda una Ran-GDP y P entonces se separa de la importina
• La Ran y la importina quedan de nuevo libres en el citosol lista para ser reutilizadas.

Salida de proteínas y ARN del núcleo al citosol:[pic 4]

• Depende de las Ran y el péptido señal, que en este caso son las NES y son reconocidas por las exportinas.
• La proteína se une a la exportina a través de la NES.
• Actúa la GEF y remplaza el GDP de la NES por GTP.
• El poro agranda su diafragma y el complejo exportina-Ras-proteína sale hacia el citosol siendo guiada la exportina por las fibrillas.
• En el citosol la GAP actúa hidrolizando el GTP de la NES a GDP y P que causa que se independicen la proteína, la exportina y la NES.
• La proteína queda en el citosol y la exportina y la NES entran por separado al núcleo para ser reutilizadas.

CROMOSOMAS:

• Están formados por cromatina
• Cada cromosoma está constituido por 1 larga molécula de ADN asociada a proteínas que pueden ser las histonas o las no histónicas. (ADN + histonas+ proteínas no histónicas = cromatina)
•  46 cromosomas: 22 pares autosomas y 1 sexual. Cada célula tiene 2 juegos idénticos de cromosomas (excepto las sexuales en varones) por eso se dice que son diploides.
• Genoma (totalidad de la información genética): rige la actividad del organismo hasta la muerte. De él depende la inmunidad y la predisposición a enfermedades.
• La aptitud o incompetencia del ADN para generar ARN depende de su secuencia de nucleótidos.
• Genes: son los sectores funcionales, es decir, secuencias de nucleótidos que se transcriben.
• El 75% del ADN es una secuencia de nucleótidos no repetida, ahí están los genes que abarcan un 13% de ese 75%.
• El 25% restante es ADN repetitivo, del cual hay dos clases:
  ●En tandas (se vuelve a repetir al finalizar):
  -satélites: En los centrómeros de los centrosomas. Otros en el brazo largo del cromosoma Y (secuencia AFLOIDE).
  -microsatélites: secuencias más cortas de ADN repetido, están en todos los cromosomas.
  -minisatélites: secuencia corta de ADN repetitivo, a este pertenecen el ADN repetitivo de los Telómeros y el ADN hipervariable (distinto en c/individuo).
  ● Disperso: existen dos clases el LINE (L1 tiene una secuencia larga) y SINE (puede ser cortado por la enzima ALU1).
• Estructuras esenciales para la duplicación del ADN:

1. Centrómero / constricción primaria: participa en el reparto de las celular hijas de las copias cromosómicas.
2. Telómeros: extremos de los cromosomas cuyo ADN se replica de forma diferente al resto. Contiene una secuencia especial de nucleótidos que se repiten. Corre el riesgo de fusionarse con otros Telómeros o ser degradado por una nucleasa (normalmente no ocurre porque se dobla sobre si y lo protege un capuchón de proteínas TRF)
3. Orígenes de replicación: puntos con secuencias especiales de nucleótidos (ARS) donde inicia la replicación del ADN.

• El ADN se enrolla sobre sí mismo para ocupar menos espacio. Hay varios grados de enrollamiento: Heterocromatina: está más condensada y por lo tanto allí el ADN es inactivo. Tiende a acumularse cerca de la envoltura nuclear y el nucléolo. Alcanza el máximo nivel de enrollamiento en la metafase. En la interface recibe el nombre de constitutiva,  a esta categoría pertenece el ADN repetitivo satélite y la cromatina de los brazos cortos de los cromosomas acrocéntricos. A la categoría de facultativa pertenece la cromatina sexual y el corpúsculo de Barr, se caracteriza por la presencia de secuencias repetidas tipo LINE. Eucromatina: es menos compacta y por eso posee el ADN transcripcional activo, tiene ciclos de contracción y extensión.[pic 5]
• Histonas: son proteínas básicas con alta proporción de aminoácidos cargados positivamente para unirse mejor con el ADN (carga negativa). Hay 5 clases: H1 (hay 6 subclases y tiene 220 aminoácidos), H2A, H2B, H3 y H4 (estas tienen de 103 a 135 aminoácidos c/u) Son nucleosomicas, sobre ellas se enrolla el ADN formando nucleosomas.
  En cada nucleosoma las histonas se asocian y forman una estructura octamérica con forma de cilindro de 2 h2A, 2 H2B, 2 H3 Y 2 H4. La H1 fija las 2 vueltas del ADN al núcleo del nucleosoma. [pic 6]
• Los cromosomas se enrollan sobre si formando una estructura helicoidal llamada solenoide, cada vuelta de solenoide contiene 6 nucleosomas.
• Los nucleosomas se hayan separados por ADN espaciadores.
• Los extremos aminos (“colas”) de las histonas se proyectan hacia afuera.
• Nucleosoma + H1 = cromatosoma.
• La cromatina tiene 2 proteínas accesorias ácidas que asisten a las histonas: la proteína N1 (une la H3 con la H4) y la nucleoplasmina (une H2A con H2B).
• Las nucleasas actúan solo en los tramos de ADN espaciadores. Si el tratamiento es moderado se independizan íntegros los cromatosomas, si es intenso se obtienen nucleosomas.[pic 7]
• El enrollamiento del ADN es provocado por condensinas.
• Cariotipo: conjunto de cromosomas ordenados según tamaño y posición de sus centrómeros.
• Centrómeros: divide las cromátidas en 2 brazos, brazo corto (P) y brazo largo (Q). De acuerdo con su posición los cromosomas se clasifican en:
  Metacéntricos: centrómero casi central (el largo de ambos brazos es igual)
  Submetacéntricos: un brazo largo y otro corto.
  Acrocéntricos: centrómero cerca de un extremo cromosoma, quedan brazos muy cortos, los cuales están compuesto por herocromatina y tienen un satélite (pequeña masa de cromatina) en el extremo libre. El tallo de ese brazo corto se llama constricción secundaria donde se localizan los genes de ARN ribosómico.
•  Hay distintas técnicas de tinción para los cromosomas, exhiben bandas claras y bandas oscuras intercaladas. La distribución de las bandas es siempre constante en cada cromosoma. Algunas técnicas de bandeado cromosómico:
  Bandeado G: Los cromosomas son tratados con tripsina y teñidos con colorante Giemsa. Las bandas G aparecen oscuras, son ricas en pares de nucleótidos A-T.
  Bandeado Q: patrón de bandas oscuras intercaladas con otras brillantes (Q), coinciden casi con las G ricas en A-T.
  Bandeado R: Los cromosomas reciben calor y luego son teñidos con Giemsa, da un patrón de bandas oscuras(R) y claras, inverso a los bandeados G y Q. Tiene mayor proporción de pares G-C.
  Bandeado C: tiñe específicos tramos de cromatina condensados en la interface.
• Durante la interface los  cromosomas ocupan  regiones especiales llamadas territorios cromosómicos separados por espacios llamados dominios intercromosómicos, donde está el ARN en tránsito hacia los poros o procesándose.
• Los genes que codifican el ARN ribosómico se agrupan en el nucléolo.

Los Genes (237-243) [pic 8]

• Son secuencias de ADN con la información para fabricar un ARN o una proteína, se dice que codifica a estas dos.
• Es una región de ADN que genera un carácter físico heredable.
• Cada gen se localiza en un sitio particular llamado Locus.
• Dirigen la síntesis del ARN y de ADN complementario para las células hijas. Algunos originan poliproteínas.
• El ARNm (mensajero) copia la información del ADN en el núcleo, cuando termina y madura sale al citosol y dirige la síntesis proteica. En el núcleo el ADN determina la secuencia de nucleótidos del ARN y el ARNm en el citosol determina la secuencia de aminoácidos que forman la proteína.
• La síntesis del ARN usando como molde la cadena de ADN se llama TRANSCRIPCION del ADN y la síntesis de la proteína usando como molde el ARNm se llama TRADUCCIÓN del ARNm.
  [pic 9]
• Otros ARN: ARNpc (pequeño citosólico), ARNpn (pequeño nuclear), ARNpno (pequeño nucleolares), ARNxist (de inactivación del cromosoma X), ARNte (de la telomerasa) y microARN/miARN.
• Los ARN recién surgidos de la transcripción del ADN se llaman transcriptos primarios. Se convierten en ARN funcionales antes de salir del núcleo luego de algunas modificaciones a las que se llama procesamiento del ARN.
• Procesamiento del ARNm: se remueven los segmentos no funcionales (intrones) que están intercalados en segmentos funcionales (exones: contienen la información que codifica la proteína) y se empalma los exones entre sí, creando un ARNm con información génica continua apto para dirigir la síntesis proteica.
• Se utilizan combinaciones de 3 nucleótidos (A, T, C y G) para codificar cada aminoácido. Estos tripletes se llaman CODONES, de los cuales hay 64 tipos que conforman el código genético.
• Hay 3 codones que no codifican aminoácidos, esas son las secuencias de terminación
• Partes funcionales del gen:
  ● Promotor: inicia la transcripción y señala a partir de que nucleótidos debe transcribir el gen. Pueden ser la caja TATA o la caja CAAT situadas cerca del codificador (a veces no están y hay más regiones CG).
  ● Secuencia reguladora: determina cuando y cuantas veces debe transcribirse el gen a través de amplificadores o inhibidores, estos son reguladores y tienen una secuencia de nucleótidos específica que varía según el gen.
  ● Secuencia de terminación: tramo de ADN que marca el fin de la síntesis de ARN.
  ● Segmento codificador: se alterna con tramos no funcionales (intrones) y tramos funcionales (exones).
• Gen que codifica ARN ribosómico 45S:
  Los ribosomas tienen 2 subunidades compuestas de ARN ribosómico combinado con proteínas.
  Los ARNr se llaman por sus tamaños: 28S, 18S, 5,8S (derivan del ARNr 45S) y 5S.
  Los ARNr 45S están en las constricciones secundarias en el nucléolo (pares 13, 14, 15, 18, 21 y 22). Están separados por ADN espaciadores donde está el regulador y la mayor parte del promotor.
  Promotor: Secuencia de 70 nucleótidos, 20 son además parte del sector codificador.
  Regulador: actúa como amplificador, secuencia de aprox. 100 nucleótidos.
  Segmento codificador: secuencia de ADN de los ARNr 18S, 5,8S y 28S separada por espaciadores que si se transcriben.
  Secuencia de terminación: varias T seguidas. [pic 10][pic 11]

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