resumen biocel

7/25/2019 resumen biocel

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REGULACIN GNICA

El patrn gnicoes la coleccin de genes que se expresan. La clulapuede regular su patrn gnico, activando o silenciando genes.

La diferenciacin celular es producto de la regulacin de la expresin

gnica. Por ejemplo una clula troncal se diferencia de otras en cmo usa lamisma informacin que comparten todas las clulas.

Experimento de Gurdon

Gurdon es un ingls que llev a concluir lo anterior sealado a travs deun experimento, el cual prob que una clula al diferenciarse no pierde partede su informacin gentica, sino que silencia genes, por tanto eventualmentela diferenciacin sera un proceso reversible.

Gurdon tom un !uevo no fertili"ado de una rana # lo irradi para

destruir el n$cleo de la clula, # luego fusion ese vulo desnucleado con eln$cleo obtenido de la piel de una rana adulta %clula especiali"ada&. Lo quepas es que creci un renacuajo, demostrando que la diferenciacin es algoreversible.

Este experimento de transferencia nuclear dio las luces para lo que !o#conocemos como clonacin.

Factores reguladores

'a# factores que van a permitir que en un momento dado # en unaclula dada un gen se exprese o se deje de expresar. Esta regulacin se !ace atravs de secuencias reguladoras presentes a nivel del ()* que son losfactores que se denominan CI %que est+n dentro del ()*& regulados porprote!nas reguladorasque es el factor "RANque es un factor externo quetiene la funcin de reconocer esta secuencia, es decir la secuencia reguladorapor s misma no tiene la funcin de regular sino que tiene que ser reconocidapor el factor trans.

Este factor trans llega a la cadena de ()* a travs del surco ma#or parareconocer la secuencia especica %promotores # de trmino& # unirse a lasecuencia reguladora para reprimir o silenciar un gen %represores& o activarlo%activadores&.

Estas secuencias son altamente conservadas denominadas promotoresen procariontes # tienen dos secuencias fundamentales altamente conservadasque son la regin #$% & la regin #'()


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Esta interaccin entre el factor trans # la secuencia reguladora %cis& selleva a cabo por una unin no co*alenteque puede ser puente de !idrgeno,enlace inico o interacciones !idrofbicas. Esta interaccin es secuencia-especica.

Las protenas reguladoras tienen en com$n los motivos o dominios deunin a )*(. ecordar/ Los dominios de las protenas son estructuras terciariaso cuaternarias relacionadas con una funcin especca. Los m+s conocidos sonlos !omeodominios, los dedos de "inc # las cremalleras de leucina.

+,-EL, -E REGULACIN -E E./REIN GNICA EN /R,CARI,N"E

0istema de operones, conjunto de genes distintos cu#a transcripcin esregulada por un slo promotor.

$0 ,pern tript1ano2

El triptfano es un amino+cido fundamental para el desarrollo de unabacteria. La bacteria puede suplir la falta de triptfano. 0i no lo !a# en elmedio ambiente ella misma puede sinteti"ar el propio porque tiene lacapacidad de sinteti"ar las en"imas de la biosntesis de este amino+cido.

)entro del promotor, existe otra secuencia, una regin de regulacin quese denomina el operador, la cual es reconocida por una protena represora. Launin de la protena represora al operador altera la unin o el reconocimientode la subunidad sigma con el promotor, impidiendo la transcripcin.

Por lo tanto este tipo de opern es unopern represi3le, porque tiene unaexpresin gnica constitutiva pero cuando se deja de necesitar, las en"imasque est+n a! codicadas de silencian.

Este tipo de regulacin en procariontes est+n altamente in1uenciados por elmedio ambiente en donde se desarrolla el microorganismo, es decir la 1uncindel opern cam3iaen presencia o ausencia de triptfano.


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a& Cuando no 4a& tript1anoel represor que es una protena que est+presente # el opern es un sistema de transcripcin que funcionaconstitutivamente, el opern est+ activo # el represor est+ inactivo. Porlo tanto la (* polimerasa no tiene problema para reconocer lasecuencia promotora, transcribe # tenemos las en"imas necesarias parala sntesis de triptfano # la bacteria sobrevive.

b& Cuando 4a& tript1anola condicin del opern cambia dr+sticamentepara evitar sinteti"ar en"imas que no necesita, como un a!orro deenerga. El triptfano act$a como un co#represor, es decir se une alrepresor # lo activa. El represor que a!ora est+ activo reconoce el

operador, que estaba solapada con el promotor, la unin del represorimpide el reconocimiento de la subunidad sigma con el promotor # por lo

tanto sedetiene latranscripcin

de protena.

50 ,pern

lactosa2ambin es

un conjunto degenes que codicanpara la


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metaboli"acin de la lactosa, que es un disac+rido que se rompe en la clulapara la obtencin de glucosa para energa.

En este caso las tres en"imas que est+n codicadas en este opern son lasen"imas que permiten la utili"acin de la lactosa para la obtencin de glucosa# luego la energa. )os en"imas que degradan la lactosa que son las3etagalactosidasas # las 3iogalactosidasas, # una tercera en"ima que es lalactosapermeasaque permite entrar la lactosa desde el medio ambiente!acia la bacteria poder metaboli"arla.

Este opern es un opern induci3le, lo que quiere decir sus genes sonexpresados slo cuando se necesitan.

El represor normalmente est+ activo # por lo tanto mantiene el opernsilenciado, que se va a activar slo cuando se necesite, es decir, cuando !a#alactosa presente # cuando se necesite energa %disponibilidad de glucosa&, sede3en dar las dos condiciones.

La estructura del opern tiene una regin operadora, una regin promotora# adem+s tiene una secuencia de unin a una prote!na acti*adora/ laprotena CA/6que es activadora por catabolito, en este caso el catabolito es elcA+/%(3P cclico&. 4ste va a ser la forma en que la clula va a captar el nivelde glucosa. 5uando !a# glucosa, no !a# c(3P # a! no se necesita el activador.

5uando no !a# glucosa en la clula, por una va interna de la bacteria seactiva la adenilato ciclasa # lo que ocurre es un aumento de la concentracinde c(3P en la clula.

** El sitio de unin de la protena activadora, qu diferencia tiene con el sitio

de unin del represor?

El sitio de unin de la protena activadora no interrumpe el promotor,sino que es cooperativa con el reconocimiento de la subunidad sigma por elpromotor. El operador en cambio, est+ entre medio del promotor, por lo tantola unin del represor impide que la (* polimerasa a travs de su subunidadsigma recono"ca al promotor.

Entonces tenemos cuatro posi3ilidades2

a& Cuando 4a& glucosa & cuando 4a& lactosa/ 5uando !a# glucosael activador est+ inactivo porque no !a# c(3P, por lo tanto no !a#unin de la protena 5(P por su sitio regulador. Pero como !a#lactosa, el represor est+ inactivo, por lo tanto tampoco reconoce su


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sitio operador. En estas circunstancias no !a# transcripcin # si lallegara a !aber, ser+ mu# baja, porque falta la unin cooperativa dela protena para que la (* polimerasa recono"ca el sitio promotor.

b& Cuando 4a& glucosa & no 4a& lactosa/ *o !a# lactosa, por lo tanto

el represor est+ activo. 5omo !a# glucosa, no est+ la protena 5(Pporque no !a# c(3P # el represor como no !a# lactosa, est+ activo, #al estar activo se une a su sitio operador # no !a# transcripcin deninguna forma.

c& Cuando no 4a& glucosa & no 4a& lactosa2En este caso no !a#glucosa, as que !a# c(3P, la protena 5(P est+ activa # se une a susitio regulador6 pero no !a# lactosa, por lo tanto el represor tambinest+ activo, se une a su secuencia operadora # eso impide que elopern se pudiera activar en ausencia de lactosa. 2ampoco aqu !a#transcripcin.

d& Cuando no 4a& glucosa & s! 4a& lactosa2 0i !a# lactosa %es lacondicin ptima para que !a#a transcripcin& est+ la protena 5(Pactivada porque !a# c(3P # como !a# lactosa el represor est+inactivo # no reconoce su sitio operador, la subunidad sigmareconoce el promotor # aqu s que !a# transcripcin.

)e esta manera los procariontes coordinan la expresin de genes,asegur+ndose de una expresin coordinada de todos los genes que tienen unafuncin en com$n.


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REGULACIN GNICA EN EUCARI,N"E

Es un proceso importantsimo, #a que el 778 de los genes tiene que vercon ella. En eucariontes !a# distintos niveles en los que se puede regular latranscripcin de un gen.

9& 'a# controles pretranscripcionales.7& 'a# un control transcripcional que es llevado a cabo por protenas

reguladoras que reconocen su secuencia reguladora.:& 'a# un punto de control que tiene que ver con el splicing alternativo.;&


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En eucariontes !a# ciertas diferencias importantes. Primero existen tres (*polimerasas distintas, cada una de las cuales se especiali"a a la transcripcinde cierto tipo de genes/

La ARN polimerasa I se ubica principalmente a nivel del nuclolodonde tanscribe la ma#ora de los genes para los (* ribosomales.

La ARN polimerasa IIes la que m+s se conoce, porque es la quesinteti"a todos los genes que codican para protenas, es decir, sinteti"a (*mensajero, # tambin algunos genes de (* pequeos como son los delspliceosoma. %riboprotenas&

La ARN polimerasa III tambin transcribe genes para (*ribosomales6 especcamente el del =s, (* de transferencia # algunos (*estructurales pequeos.

En eucariontes participan factores de transcripcin, tambin participanprotenas represoras # activadoras que pueden in1uir en el proceso detranscripcin, !a# regiones reguladoras que est+n mu# distantes del gen quese regula, es decir, no siempre es el promotor el que regula, sino que !a#regiones reguladoras que est+n a miles de pares de bases de distancia del gen,incluso no siempre est+n corriente arriba sino que tambin las !a# corrienteabajo del gen e incluso entremedio del mismo.

Cdigo de 4istonas

ecordar que el ()* eucarionte de encuentra compactado con !istonasformando el nucleosoma, lo que cumple un rol fundamental en la regulacin dela expresin gnica. )e esto surge lo que llamamos Ael cdigo de histonas.

El cdigo de !istonas son modicaciones qumicas covalentes que sufrenlas !istonas que forman parte de los nucleosomas. Los factores detranscripcin leen # entienden. Especcamente son interesantes para nosotroslos nucleosomas posicionados en las regiones reguladoras de cada gen.

Pueden ser fosforilaciones, acetilaciones # metilaciones. *ormalmente lacola *-terminal es blanco de modicaciones del cdigo de !istonas %la granma#ora de las veces&. El extremo *-terminal se reconoce porque una protenase traduce # sinteti"a de amino a carboxi # los $ltimos amino+cidoscorresponden a la cola *-terminal.

Las distintas modicaciones o combinaciones de ellas tienen distintossignicados # por ejemplo la metilacin de la !istona ': en el residuo B


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signica que esa regin del ()* donde !a# un nucleosoma forme!eterocromatina, lo que lleva a una silenciacin de un gen. 0on regulacionespre transcripcionales porque el gen se empaqueta para que no se transcriba.

Las acetilaciones normalmente est+n vinculadas con la expresin gnica/

Las acetilaciones son una marca que !ace que el gen se exprese. Lospuntos acetilados de la cola *-terminal de las distintas !istonas son puntos dereclutamiento de los factores de transcripcin, que !acen que el gen se active,# que debe pasar primero por el desarme del nucleosoma, abriendo lacromatina %descondensacin& # luego se empie"an a unir los factores detranscripcin.

0i las modicaciones tienen que ver con silenciamiento, se van a reclutaren ese punto actores que tienen que ver con la condensacindel ()*.

En conclusin la condensacin del ()* va a ser un factor de regulacin #las !istonas a nivel de los nucleosomas tambin van a ser un factor deregulacin a travs del cdigo de !istonas.

Inicio de la transcripcin

La transcripcin se inicia en la regin promotora, donde se encuentra lacaja 2(2( que va a ser reconocido por una serie de factores que se denominanlos factores generales de la transcripcin.

Entre los factores generales de la transcripcin llega el primer complejoque es el m+s grande # el m+s complejo que es el "F5-.

El 2C7) dentro de las subunidades que posee, tiene una protenaimportante, la "A"A 3inding protein 7"8/0 que es la protena encargada dereconocer la caja 2(2(. 5uando se une a la caja 2(2( esa protena tuerce laestructura del ()* # esa torcin facilita la apertura ese punto del ()*, # comoes una secuencia rica en 2imina # (denina es f+cil de abrir %dobles enlaces&.

Luego comien"an a llegar en forma secuencial como son todos los

procesos celulares, algunos como un complejo preformado # eso llega a laregin del promotor del gen.


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se des!aga de todos los factores de transcripcin generales para partirtranscribiendo, en la etapa de elongacin.

(dem+s los sitios fosforilados son puntos de reclutamiento de lasen"imas que participan en la poliadenilacin del extremo :D, de las en"imasque participan en el proceso de splicing del mensajero, # de las en"imas queparticipan de la modicacin del extremo =D que es la adicin de la caperu"a deguanina apenas de traduce el mensajero.

En la medida que va#an apareciendo los intrones tambin van a ir siendomodicados # eliminados. *o se eliminan necesariamente en el orden en quevan apareciendo, #a que algunos aparecen, no son modicados, se modicanotros antes # luego se eliminan los que aparecieron primero, lo que a$n no !asido explicado con claridad.

Cinalmente cuando llegamos a la parte nal del mensajero, los factores

encargados de la poliadenilacin del extremo :D que lo reconocen # forman lacola poli (.

/otenciadores

En eucariontes !a# m+s de una secuencia reguladora que va a intervenirsobre la transcripcin de determinado gen, # muc!as de estas secuencias


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reguladoras pueden a estar a grandes distancias de su promotor # del gen quevan a regular.


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-istintos tipos celulares2

0on consecuencia de distintos tipos de perles de expresin gnica,dados por la combinacin de protenas reguladoras distintas, # es lo queexplica que a lo largo del desarrollo embrionario a medida que van apareciendolas diferentes protenas reguladoras, se va#an generando las distintasestirpes celulares; en un comien"o con las lneas progenitoras !asta llegar atodos los distintos tipos celulares que encontramos en un organismo adulto.


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La produccin de una prote!na cla*een el proceso de diferenciacin deun determinado tipo celular puede !acer que un tipo celular distinto logre

diferenciarse al mismo tipo.

Por ejemplo/

Los mioblastos # los broblastos tienen una cercana en el +rbol dediferenciacin. En el proceso de diferenciacin de clulas musculares, existeuna prote!na cla*e


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/A"R,NE E"A8LE -E E./REIN GNICA2

Las clulas tienen la capacidad de !eredar los patrones estables deexpresin gnica.


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despla"ados, por lo que su anidad con la !ebra de ()* no es tan alta.Entonces est+ estructura de ()* %medio laxo&, con nucleosomas que no tienengran anidad con la !ebra, es !eredada a las clulas !ijas, lo que provoca queen ambas clulas !ijas el gen permane"ca activo.

7.- Cuando el gen est= inacti*o/ Fcurre que los nucleosomas tienen una altaanidad por la !ebra de ()*, # poseen una unin cooperativa, esto signicaque al !aber nucleosomas en ese lugar !ace que m+s nucleosomas lleguen aese mismo sitio logrando que la cromatina se compacte a$n m+s. Esto serelaciona a los conocimientos que nosotros poseemos acerca del ()*, queentre m+s compactado menos transcripcin, es decir menos activo. Entoncesesta estructura se !ereda, por lo tanto en las clulas !ijas el ge se mantieneinactivo.

Cinalmente la expresin de una sola protena clave puede dirigir no solola diferenciacin a un tipo celular en particular sino que puede dirigir ladiferenciacin de varios tipos celulares que conrman un rgano.

La formacin de una sola protena reguladora puede inducir la formacin

de un rgano completo. 'a# que tener bien claro, que as como est+n lasprotenas claves capaces de diferenciar a un determinado tipo celular, existentambin protenas que coordinan la diferenciacin de un grupo de clulas paraformar un rgano completo. Porque est+ claro que dentro de un rgano noexiste solo un determinado tipo celular, sino que variados tipos celulares condiversas funciones.


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En este caso se ve el ejemplo del gen E# que es el que organi"a laformacin de un ojo en el embrin de una mosca %). 3elanogaster&, # lo que se!ace en el experimento es, transferir clulas que est+n el grupo de las que vana dar lugar al ojo en un adulto, # que expresan el gen E#, a otro grupo declulas que va a dar origen a la pata de la mosca. lo que se logra es formar

un ojo en la pata de la mosca. %Por si acaso, el ojo no funciona&.

+A"RI> E."RACELULAR

Es un entramado de molculas proteicas # carbo!idratos que sedisponen en el espacio extracelular.

0us componentes son sinteti"ados # secretados por las propias clulas."odas las clulas #a sean secretoras o no, secretan constituti*amente, deesta manera renuevan los componentes de su membrana celular # los

componentes de la matri" extracelular.

La matri" ArellenaH entre las clulas, pero tambin tiene muc!as 1unciones,como/

a& 3antener la 1orma celular# permitir la ad4esinentre clulas paraformar tejidos.

b& Permite la comunicacinintercelular.c& Corma sendas por las que se mueven las clulas en la migracin

estableciendo gradientes de molculas de seal que la clula sigue almoverse, desde donde !a# menos concentracin de molculas de seal

a donde tienen una ma#or concentracin. Ejemplo, el macrfago en eltejido que sigue las molculas citoquinas para ir por ejemplo a un lugarde in1amacin.

d& 3odula la di1erenciacin celular# la ?siolog!acelular.e& 0ecuestra 1actores de crecimiento# regula su concentracin.

La cantidad, la composicin # la disposicin de la matri" extracelulardependen del tipo de tejido al que nos estemos reriendo.

- Ejemplo/ el tejido epitelial # mucoso tienen mu# poca matri", mientrasque el tejido conectivo es el elemento m+s importante en volumen.

La matri" extracelular est+ compuesta por cadenas de polisac+ridos que sedenominan proteoglucanos, que son polisac+ridos G(G%glucosaminoglucanos& que se unen a protenas. 0on altamente !idroflicos)

Los proteoglucanos de unen a prote!nas ?3rosasde dos tipos, unas quetienen funcin estructural # otras con funcin ad!esiva responsables de lainteraccin que puede !aber entreclula # matri" extracelular.


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Las clulas pueden interaccionar con la matri" extracelular a travs demolculas de ad!esin celular, especcamente aquellas molculas dead!esin celular que son las integrinas) 9a& otras


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diente sobre la enca, se debilite # provoque por ejemplo la prdida de losdientes.

El col+geno tiene enlaces co*alentes intramoleculares eintermoleculares que forman las bras que son los trmeros de !lices, que sevan uniendo entre s, estabili"+ndose la estructura.

'a# distintos tipos de col=geno;el tipo 9, 7, : # = son formadores delas bras largas que rodean toda la clula # el tipo ; es formador de redprincipalmente en la estructura de las l+minas basales, donde forman redesbidimensionales que son las que se entrecru"an # sustentan los epitelios.5uando fallan las redes, se produce por ejemplo la Epidermollisis Jullosa, condistintos grados de gravedad, que tiene que ver con un problema del col+genode la matri" extracelular.

Elastina

Protena !idrofbica, que representa el 7I8 de la matri" extracelular. Esrica en prolina & lisina, # por su conformacin cuaternaria tiene lacaracterstica de ser el=stica)

La elastina tiene una estructura de alfa !lice dada por el enlacecovalente entre la prolina # la lisina. 0e forman bras unidad por puentescovalentes que permiten quela protena pueda estirarse # luego plegarse,debido a que su estado natural es estar plegada por su car+cter !idrofbico.

La elastina puede ser una protena mu# importante en algunos tejidos,por ejemplo en la pared arterial, donde es el BI8 # le da el car+cter el+stico.

/rote!nas multiad4esi*as

Estructuras proteicas con diferentes puntos de unin, que pueden ad!erircomponentes tanto de la matri" extracelular como clulas que interaccionancon la matri".

'a# de dos tipos/

a0 Fi3ronectina2Protena encargada de conectar la matri extracelularcon las clulas)Por ejemplo un linfocito migra a travs de la matri"extracelular, a travs de los puntos focales, %interacciones clula-matri"extracelular, temporales que son puntos que permiten al crtex celular #al resto de la clula poder avan"ar junto con el polo de avance de lamigracin& que se estructuran por parte de la clula, por la protena quele va a permitir interactuar con la matri" que es la integrina6 # en lamatri" extracelular especcamente con las ?3ronectinas)


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b& Laminina2 Protena que conforma la l+mina basal. La l+mina basal esuna estructura proteica especiali"ada de la matri" extracelular queforma el sustento de las clulas que se asientan sobre ella a travs delos !emidesmosomas. Puede unirse con el col+geno # otroscomponentes conformando una estructura bastante compleja que tiene

varias cadenas. ( ella se unen, en la conformacin de los!emidesmosomas, las distintas protenas %placa proteica& que est+ anivel de la membrana celular e interaccionar con la laminina %en lalamina basal&, la cual despus interacciona con por ejemplo el col+geno.

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