Control genético de la síntesis
de proteínas, fisiología y
reproducción celulares
Universidad de Sonora
Licenciatura en Medicina
Fisiología I
Jorge Isaac Cardoza Amador
Control genético de la célula
 Los
genes:
 Regulan
la herencia
 Controlan
 Regulan
la reproducción
las funciones celulares
Control genético
Esquema general

Gen (DNA) (100.000)

Formación de RNA

Formación de proteínas

Estructurales

Enzimas celulares
FUNCION CELULAR
Unidad estructural básica del DNA
Ácido desoxirribonucléico
Componentes básicos

Acido fosfórico y
Desoxirribosa


Ramas helicoidales
Bases nitrogenadas
Adenina-Guanina y
Citosina-Timina

Unen las ramas
ADN
Nucleótidos
 Una
molécula de:
 Ac.
Fosfórico
 Desoxirribosa
 Una de las 4 bases
 Ac.
Desoxiadenílico
 Ac. Desoxitimidílico
 Ac. Desoxiguanílico
 Ac. Desoxicitidílico
Síntesis de DNA

Se organizan dos cadenas de moléculas
alternas de Ac. Fosfórico y desoxirribosa
 P-D-P-D-P-D-P-D-P-D-P-D-P-D
 P-D-P-D-P-D-P-D-P-D-P-D-P-D

Las bases púricas y pirimídicas se unen a las
moléculas de Desoxirribosa
Unidad estructural básica del DNA


Bases Purínicas:

Adenina

Guanina
Bases Pirimidínicas:

Timina

Citosina
Síntesis de DNA

La base púrica ADENINA se une siempre con
la base pirimídica TIMINA

La base púrica GUANINA se une siempre
con la base pirimídica CITOSINA

Las bases están unidas por puentes de
nitrógeno muy débiles

10 pares completos e nucléotidos en c/vuelta
Código Genético
 Al

separarse las dos hélices:
Se forman tripletes sucesivos de bases
 Transcripción:
 El
código del DNA (nuclear) se transfiere a
un código RNA (citoplásmico)
 El
DNA controla la síntesis de RNA
Síntesis de RNA

Las 2 hebras de DNA
se separan
temporalmente

Los tripletes (código
genético) del DNA
determinan los tripletes
complementarios en el
RNA (codones)

Cada hebra de DNA:
4000 genes
Componentes básicos del RNA

Similar al DNA, pero:




No tiene DESOXIRRIBOSA,
sino RIBOSA
La TIMINA es sustituida por
URACILO
Posteriormente se forman
nucleótidos de RNA
Después se activan esos
nucleótidos

Se le añaden dos radicales
fosfato para formar
trifosfatos
Transcripción

Ensamblado de la
molécula de RNA a
partir de nucleótidos
activados utilizando
la cadena de DNA
como plantilla

RNA POLIMERASA
Transcripción

En la cadena del
DNA hay una
secuencia de
nucleótidos llamada:
“PROMOTORA”
 A esta se une una
estructura
complementaria de
la RNA-polimerasa
Transcripción

Se enderezan casi dos
vueltas de la hélice del
DNA
 Se separan las
porciones enderezadas
 Después la RNApolimerasa se desplaza
a lo largo de la cadena
de DNA y empieza a
formar la cadena de
RNA uniendo
nucleótidos de RNA
complementarios.
Transcripción


Los nucleótidos de RNA
se unen para formar
una cadena de RNA
Al llegar la RNApolimerasa al extremo
del gen o de la
secuencia de genes se
encuentra con una
“secuencia terminadora
de cadena” y abandona
al DNA
Transcipción
Base DNA
Base RNA
Guanina
Citosina
Citosina
Guanina
Adenina
Uracilo
Timina
Adenina
Tipos de RNA
 RNA
mensajero:
 Transmite
 RNA
el código genético al citoplasma
de transferencia
 Transporta
 RNA
aa activados a los ribosomas
ribosomal
 Con
otras proteínas forma los ribosomas
RNA mensajero: los codones

Las moléculas de RNAm se
forman con muchos nucleótidos
en una sola cadena y contienen
codones exactamente
complementarios de los tripletes
del código de genes del DNA
 CCG, UCU, GAA: Prolina,
serina, ácido glutámico
 La mayor parte de los aa está
representada por más de un
codón
 Un codón inicia la síntesis


AUG
y tres la detienen.

UAA, UAG, UGA
RNA de transferencia:los anticodones

Transfiere las
moléculas de aa a la
cadena de RNAm
durante la síntesis
protéica
 Se combina
específicamente con
uno de los 20 aa
incorporados en las
proteínas
 Acarrea tipos
específicos de aa hacia
los ribosomas
RNA de transferencia:los anticodones




En los ribosomas cada RNAt
reconoce un codón
determinado sobre el RNAm
dejando el aa adecuado
para la síntesis de una
proteína específica
El RNAt tiene solo 80
nucleótidos, es mucho más
pequeño que el RNAm
Es una cadena de
nucleótidos plegada en
forma de hoja de trébol.
En uno de los extremos
tiene siempre un ácido
adenílico
RNA de transferencia:los anticodones



Los aa transportados se
unen a un radical OH de la
molécula de ribosa mediante
la función de una enzima
La función del RNAt es
provocar la unión de un aa
específico a la cadena
protéica en formación.
El anticodón es un código
del RNAt específico un
triplete de bases de
nucleótidos, localizado a la
mitad de la molécula del
RNAt.
RNA de transferencia:los anticodones


Durante la síntesis
protéica, las bases del
anticodón se unen con
las del codón a nivel de
los puentes de
hidrógeno
Se van alineando los aa
a lo largo de la cadena
del RNAm.
RNA ribosómico

Constituye el 60% del ribosoma, el resto es
proteico (75 tipos de proteínas estructurales y
enzimas)
 El RNAt transporta aa al ribosoma para
incorporarse a la molécula que se está
sintetizando
 El RNAm proporciona la información
necesaria para la secuencia de aa en el
orden apropiado para c/tipo de proteína.
RNA ribosómico

Los ribosomas tiene 2
subunidades
S. pequeña: una
molécula de RNA y 33
proteínas. (RNAt+RNAm
forman complejo)
 S. grande: 3 moléculas
de RNA y más de 40
proteínas (proporciona la
mayor parte de las
enzimas que facilitan el
acoplamiento de los aa.
Formación de los
ribosomas en el nucleolo:
Es grande cuando hay
mucha síntesis

Síntesis de proteínas en los
ribosomas: Traducción



La molécula de ARNm
entra en contacto con
un ribosoma y se
desplaza a lo largo
Se va formando la
molécula de proteína
hasta que aparece un
codón de parada
La proteína se libera en
el citoplasma.
Síntesis de proteínas en los
ribosomas: Traducción
Fases químicas de la Síntesis protéica

Los aa se activan al
combinarse con ATP y da
lugar a:


El aa activado se combina
con su RNAt


AMP - aa activado (se
liberan dos radicales
fosfato)
Se libera AMP
El aa activado + RNAt hace
contacto con el RNAm en el
ribosoma


El anticodón del RNAt se
une al codón del RNAm
Se unen los aa en una
secuencia correcta
Fases químicas de la Síntesis protéica

Después actúa la
peptidiltransferasa




Es una proteína ribosómica
Forma los Enlaces
Peptídicos entre los aa
sucesivos
Se emplean 4 ATP por cada
aminoácido añadido a la
cadena protéica.
En el enlace peptídico se
extrae un OH de la porción
COOH del primer aa y un H
de la porción NH2 de otro
aa, se obtiene agua y los
dos aa se unen y forman
una sola molécula.
Control genético de la actividad
bioquímica de la célula





Los genes ><>< reacciones
químicas
El “operón” es una
secuencia de genes en serie
de la hebra del DNA
cromosómico.
Cada gen da lugar a una
enzima específica (Gen
Estructural)
Las enzimas actúan sobre
un sustrato que origina a un
producto final
Este inactiva al operador
activador por
retroalimentación negativa.
Control genético de la actividad
bioquímica de la célula



En las “regiones
promotoras” se inicia la
activación de la RNA
polimerasa
A la parte media de la
región promotora se le
llama: “operador
represor”
A él puede unirse una
“proteína reguladora”
que evita la unión de la
RNA polimerasa con el
promotor y bloquea la
transcripción de genes.
Control genético de la actividad
bioquímica de la célula

Esta proteína
reguladora se llama
“proteína represora”
 Junto al operador
represor está el
operador activador que
atrae a la polimerasa de
RNA hacia el promotor
y activa el operón.
 También existe control
del operón mediante
retroalimentación
negativa.
Control genético de la actividad
bioquímica de la célula

Otros mecanismos para controlar la
transcripción por el operón



Gen regulador >>> proteína reguladora que activa
o reprime al operón
Si esta proteína controla simultáneamente a
muchos operones y funcionan juntos se les llama:
regulón
El DNA está encerrado y comprimido en los
cromosomas junto con las histonas, así no puede
haber transcripción, pero puede haber selección
de áreas cromosómicas que se descomprimen y
se transcriben.
Control Genético
de la función celular
Control de la reproducción celular

Ciclo de vida de la célula





Lapso desde una
reproducción a la siguiente
Si las células no están
inhibidas, dura de 10 a 30 h
Termina con la mitosis (dos
nuevas células hijas iguales)
La mitosis sólo dura 30 min
La mayor parte del ciclo vital
corresponde a la interfase.
CICLO CELULAR

Fase G1 (Gap 1): Es la primera
fase del ciclo celular en el que
existe crecimiento celular con
síntesis de proteínas y de ARN.
Es el período que trascurre
entre el fin de una mitosis y el
inicio de la síntesis de ADN.
Tiene una duración de entre 6 y
12 horas y durante este tiempo,
la célula dobla su tamaño y
masa debido a la continua
síntesis de todos sus
componentes como resultado
de la expresión de los genes
que codifican las proteínas
responsables de su fenotipo
particular.
CICLO CELULAR

Fase S: Es la segunda fase
del ciclo, en la que se
produce la replicación o
síntesis del ADN, como
resultado cada cromosoma
se duplica y queda formado
por dos cromátidas
idénticas. Con la duplicación
del ADN, el núcleo contiene
el doble de proteínas
nucleares y de ADN que al
principio. Tiene una duración
de unos 6-8 horas.
CICLO CELULAR

Fase G2: Es la segunda
fase de crecimiento del ciclo
celular en la que continúa la
duplicación de proteínas y
ARN. Al final de este período
se observa al microscopio
cambios en la estructura
celular, y que indican el
principio de la división
celular. Tiene una duración
entre 3 y 4 horas. Termina
cuando los cromosomas
empiezan a condensarse al
inicio de la mitosis.
REPLICACION DEL DNA
 La
reproducción se inicia en el núcleo
 El
primer paso es la replicación
(duplicación) del DNA
 Inicia 5 a10 h después de la mitosis
 Termina en 4 a 8 h
 Se duplica sólo una vez
 1 o 2 h después de la replicación inicia la
mitosis
Replicación del DNA
 Las
dos cadenas de DNA de cada
cromosoma se replican (no solo una)
 Se replican completamente de un
extremo a otro, no en segmentos
 Enzima: Polimerasa de DNA y Ligasa
de DNA (ATP)
 La nueva cadena permanece unida a la
cadena original por un puente de H
Reparación del DNA y corrección de pruebas
 Después
de la replicación hay un
proceso de corrección de pruebas y de
reparación.
 Polimerasa
del DNA y Ligasa del DNA
 La
alteración en la corrección: Mutación
 La molécula de DNA:
6
cm de largo y peso molecular 60000
Replicación de cromosomas

Las hélices de DNA del núcleo forman
cromosomas
 23 pares de cromosomas
 Los cromosomas contienen histona



Está enrollada en forma de bobina
Carga eléctrica positiva
Se reduce enormemente su longitud

La replicación cromosómica ocurre unos
minutos después de la replicación del DNA
 Cromátidas: 2 cromosomas nuevos

Están unidos por el centrómero
MITOSIS


Ocurre 1 o 2 h después
de la replicación
cromosómica
Los centríolos se
replican antes del DNA



9 tubos paralelos en
forma de cilindro
Se sitúan en ángulo recto
entre sí
El par de centríolos se
llama: centrosoma
MITOSIS

Los dos centríolos
se separan

Polimerizaciones
sucesivas de
microtúblos


Huso mitótico
Se forma la “estrella
hija”


Penetra el núcleo,
separa las cromátidas
Aparato mitótico
MITOSIS :Profase

Se condensan los
cromosomas en el
núcleo para formar
cromosomas bien
definidos
MITOSIS: Prometafase

Las espinas de la
estrella crecen y
rompen la
membrana nuclear
 Otros microtúbulos
se unen a las
cromátidas en el
centrómero
MITOSIS: Metafase

El huso crece y las
dos estrellas se
separan más
 Las cromátidas son
traccionadas con
fuerza, están unidas
en el ecuador de la
célula
MITOSIS: Anafase



Las cromátidas se
separan en el
centrómero
Forman dos conjuntos
separados de 46
cromosomas hijos cada
uno
Los conjuntos de
cromosomas son
traccionados hacia los
polos de la célula
MITOSIS: Telefase



Los dos conjuntos de
cromosomas hijos se
separan
El aparato mitótico se
disuelve
Se desarrolla una nueva
membrana nuclear alrededor
de caja juego de
cromosomas


La célula se estrecha por la
parte media


Con porciones del RE
previas
Microfilamentos de actina y
miosina
Las dos células se separan
Control del crecimiento y
reproducción de la célula

Hay células que crecen constantemente


Otras no pueden reproducirse en forma
permanente


Médula ósea, capas germinales de la piel, epitelio
intestinal
Músculo liso
Otras sólo se reproducen en el feto y
después ya no

Neuronas, músculo estriado
Control del crecimiento y
reproducción de la célula
 La
falta de algunas células estimula el
crecimiento y la reproducción para
reparar la falta
 Hígado,
células glandulares, células de la
médula ósea, tejido celular subcutáneo
Control del crecimiento y
reproducción de la célula
 Mecanismos
 Factores
de control:
de crecimiento
Circulan en la sangre
 Se producen en los tejidos adyacentes

 Limitantes
físicos
 Retroalimentación negativa con sus
propias secreciones
CANCER

Causa:

Mutación o
activación anormal
de los genes que
controlan el
crecimiento y la
mitosis celular


ONCOGENES
No todas las células
que mutan se
vuelven cancerosas.
Mecanismos de protección




Las células mutantes no
sobreviven
Sólo pocas de las que
sobreviven pierden los
mecanismos normales de
control por retroalimentación
El sistema inmunológico
destruye las células
potencialmente cancerosas
Se requieren varios
oncogenes diferentes
actuando al mismo tiempo
¿Qué altera los genes?
 Mecanismos
de protección
 La
exactitud de la replicación del DNA
 Proceso de reparación
 Factores
de daño:
 Radiaciones

ionizantes
Rayos X, Rayos gamma, sustancias
radiactivas, luz ultravioleta

Los iones pueden fragmentar las cadenas de DNA
Cáncer:
Factores de riesgo o causales

Sustancias químicas Carcinógenos



Irritantes físicos


Excoriación continua del epitelio intestinal por los
alimentos
Tendencia hereditaria familiar


Derivados de las anilinas
Componentes del tabaco
Los oncogenes se pueden heredar
Ciertos virus

Adenovirus
Invasividad de las células cancerosas
 No
obedece los límites del crecimiento
celular
 No
dependen de los factores de
crecimiento celular normal
 Tienen
menor adhesividad, tienden a
invadir por contigüidad y por
diseminación hematógena
 Metástasis
Invasividad de las células cancerosas
Invasividad de las células cancerosas

Algunos tipos de cáncer producen factores
que estimulan el crecimiento de vasos
sanguíneos


Se asegura aporte sanguíneo al tumor
Porqué el cáncer causa la muerte?


Los tumores malignos crecen exageradamente
Disponen de los nutrientes
Descargar

Control genético de la síntesis de proteínas,