Núcleo, Ciclo Celular, Apoptosis y Cancer

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Núcleo, Ciclo celular, 
Apoptosis y cáncer
Fundamentos de Bioquímica I.
Programa académico de Fisioterapia.
NÚCLEO CELULAR
Es el almacén de la información genética y el centro del control celular.
EL NÚCLEO CELULAR
Componente más notorio y evidente cuando
se observa la célula al microscopio.
Resguarda la información genética que le
otorga a cada célula las características
morfológicas, fisiológicas y bioquímicas que le
son propias.
ENVOLTURA NUCLEAR
Limita y separa al núcleo del citoplasma,
está formada por dos membranas que se
fusionan dando origen a los poros nucleares.
Es una barrena selectiva que impide el paso
libre de moléculas entre el interior del
núcleo y el citoplasma.
El poro nuclear es único canal que permite el
intercambio de material entre ambos
compartimentos.
El trafico selectivo de moléculas a través de poro nuclear mantiene el composición interna del núcleo y 
regula la expresión génica.
ESTRUCTURA DE LA ENVOLTURA NUCLEAR
Esta constituida por dos membranas, la
lamina nuclear y los poros nucleares.
MI: Organiza la cromatina y regular el
crecimiento de la envoltura nuclear después
de la mitosis. Posee proteínas integrales
propias, que se unen a la lámina nuclear y a
los cromosomas.
ME: Se continúa con la membrana de RER y
es funcionalmente similar.
Lamina Nuclear
Red fibrosa que proporciona soporte al
núcleo. Está compuesta por proteínas
denominadas, LAMINAS, que se ensamblan
formando filamentos.
Interacciona pon proteínas de MI y cromatina.
COMPLEJO DE PORO NUCLEAR
Permiten el intercambio de moléculas polares, iones y macromoléculas a través de la envoltura nuclear.
TRANSPORTE NUCLEAR
Se importan dentro del núcleo:
• Los factores de transcripción requeridos en la
activación o inactivación de los genes.
• Proteínas histonas, ADN polimerasas, ARN
polimerasas, entre otras.
• Las proteínas sintetizadas en el citoplasma
necesarias para ensamblar los ribosomas.
Las moléculas y macromoléculas ensambladas y
exportadas desde el núcleo al citoplasma incluyen:
• Las subunidades ribosomales
• ARN mensajero.
• ARN de transferencia y ribosomal.
TRANSPORTE NUCLEAR
Difusión Pasiva: Permite en trasporte de
moléculas pequeñas (<50 kDa) en ambas
direcciones.
Difusión activa: Permiten el paso de
macromoléculas (proteínas y RNAs) de
forma selectiva en una dirección
específica.
Moléculas destinadas a ingresar al núcleo poseen secuencias de aminoácidos específicos, SEÑALES DE 
LOCALIZACION NUCLEAR, que dirigen el transporte a través de poro nuclear.
IMPORTACIÓN NUCLEAR
Los receptores de transporte nuclear son conocidos
como IMPORTINAS, las cuales reconocen las SEÑALES DE
LOCALIZACIÓN NUCLEAR (NLS) en la estructura de las
moléculas que debe ser transportadas, gracias a su
interacción con las proteínas Ran/GDP.
EXPORTACIÓN NUCLEAR
Las proteínas que son exportadas
poseen una secuencia de exportación
nuclear, NES que es reconocida por las
exportinas quienes también interactúan
con proteínas Ran/GTP.
En eucariotas el ADN se une a proteínas de dos tipos:
• Histonas
• Proteínas cromosómicas no-histónicas.
Las histonas son proteínas estructurales y reguladoras de la actividad genética
(bloquean la actividad de muchos genes o, por el contrario, promueven su
expresión).
ADN + Histonas = Cromatina
ORGANIZACION INTERNA DEL NUCLEO
ORGANIZACIÓN INTERNA DEL NUCLEO: 
EMPAQUETAMIENTO DEL ADN
ORGANIZACIÓN INTERNA DEL NUCLEO 
La variedad de componentes del núcleo se localizan en estructuras o dominios subnucleares concretas: Fabricas de 
replicación, motas nucleares, nucléolo, cuerpos de Cajal y cuerpos de PML. 
NUCLEOLO
Región del núcleo especializada en: 
Síntesis y procesamiento de RNA ribosomal.
Ensamblaje de ribosomas. 
Modificación de otros ARNs.
NUCLEOPLASMA
También llamado carioplasma o nucleosol.
Es el medio interno del núcleo donde se 
encuentran suspendidos el resto de los 
componentes nucleares, como la cromatina y el 
nucléolo.
CICLO CELULAR
CICLO CELULAR
Secuencia ordenada de acontecimientos
en los que una célula duplicar su
contenido y luego se divide en dos.
Función:
Transmitir la información genética a la
siguiente generación.
Se regula mediante una red de proteínas
conocidas como Sistema de Control de
Ciclo Celular.
VISIÓN GENERAL DEL CICLO CELULAR
El ciclo celular en eucariotas se
divide en cuatro fases
secuenciales: G1, S, G2, y M.
A las fases G1, S y G2 se les
denomina Interfase (23-24h).
Las fases G1 y G2 son fases
“preparativas”.
Figura 17-4 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Las fases principales del ciclo son la fase S y
la fase M:
La duplicación de los cromosomas sucede
en la fase S (síntesis de DNA), requiere
entre 10 y 12 horas.
la segregación de los cromosomas y la
división celular ocurren en la fase M (M de
mitosis), requiere menos de 1 hora.
Comprende la división nuclear y la división
del citoplasma.
Figura 4-19 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Profase y Prometafase
Los cromosomas se condensan, la envoltura nuclear se desensambla, se genera el uso mitótico y las 
cromátides hermanas se unen al él. 
Metafase
Las cromátideas hermanas se alinean en el ecuador celular. 
Anafase
Las cromátides hermanas pierden su cohesión, se separan y son arrastradas hacia los polos opuestos.
Telofase
Se desensambla en uso mitótico y los cromosomas separados se empaqueta en núcleos distintos.
Citocinesis
Divide a la célula en dos.
Las fases G1 y G2 proporcionan tiempo para
que la célula compruebe que las condiciones
son adecuadas y que se han completado los
preparativos antes que la célula ingrese en
fase S y M.
La fase G1 tiene una duración variable
dependiendo de las condiciones.
Si las condiciones son desfavorables las
células retrasan su progresión, y pueden
entrar en un estado de reposo llamado G0, en
el cual permanecen antes de proliferar. Si las
condiciones son favorables la célula en G1 o
G0 progresa a la fase S.
Figura 17-14 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
SISTEMA DE CONTROL DEL CICLO CELULAR
Se basa en una serie de 
interruptores bioquímicos 
conectados, los cuales 
desencadenan la 
progresión del ciclo celular 
en tres transiciones 
reguladoras principales o 
puntos de control.
Figura 17-15 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
El sistema de control del ciclo celular depende de proteínas quinasa
dependientes de ciclina (Cdk) que se activan cíclicamente….
Existen cuatro clases de ciclinas, las cuales está definida por la etapa del ciclo
celular en la que se unen a las Cdk y actúan.
Figura 17-16 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
Ciclinas G1/S (E)
Ayudan a desencadenar la progresión a través de G1, quedando la célula determinada a entrar en el ciclo celular. Sus
niveles descienden en la fase S.
Ciclinas S (A)
Ayudan a estimular la duplicación de los cromosomas. Sus niveles permanecen elevados hasta la mitosis. También
contribuyen al control de algunos acontecimientos mitóticos iniciales.
Ciclinas M (B)
Estimulan la entrada en la mitosis en el punto de control G2/M. Son degradadas hacia la mitad de la mitosis.
Ciclinas G1 (D)
Controlan la actividad de las ciclinas G1/S.
¿Cómo desencadenan los diferentes complejos Cdk-ciclina los
diversos acontecimientos del ciclo celular?
✓Las ciclinas activan su Cdk asociada y la dirige hacia sus proteínas diana
específicas.
✓Los complejos Cdk-ciclina fosforilan un grupo diferente de proteínas sustrato.
✓La activación total del complejo Cdk-Ciclina requieres de la actividad de otra
quinasa (quinasa activadora de Cdk_CAK), o de la unión de proteínas inhibidoras
de Cdk (IAK).
✓Los complejos Cdk-ciclina pueden ser inhibidas por proteínas inhibidoras (CKI).
La progresión a través de la transición de la meta a la anafase se desencadenamediante la
degradación proteica, conduciendo a las etapas finales de la división celular.
El regulador clave de la transición de la metafase a la anafase es; el 
complejo promotor de la anafase o clclosoma (APC/C).
Segurina
APC/C se mantiene activo en G1, proporcionando así un periodo estable de inactividad
Cdk. Cuando los complejos Cdk-G1/S se activan a finales de G1, el APC/C se inactiva,
permitiendo la acumulación de las ciclinas para empezar el siguiente ciclo celular.
La APC/C adicionalmente induce la degradación de las ciclinas S y M.
✓ Inactivación de diana 
de las Cdk. 
✓ Finalización de la fase 
M, y citocinesis.
Figura 17-21 Biología molecular de la célula, quinta edición (© Garland Science 2008 y Ediciones Omega 2010)
El sistema de control del ciclo celular funciona como una red de 
interruptores bioquímicos
La meiosis es una forma especial de 
división nuclear implicada en la 
reproducción sexual
producen células haploides portadoras de
una única copia de cada cromosoma
(células reproductoras especializadas
denominadas gametos).
Comienza con una ronda de duplicación
cromosómica (fase S meiotica), seguida de
dos rondas de segregación cromosómica:
Meiosis I: Se segregan los homólogos
Meiosis II: Se segregan las cromátidas
hermanas de cada homólogo.
APOPTOSIS
APOPTOSIS
✓Sistema de muerte celular programada.
✓Se presenta en células animales, vegetales y organismos
unicelulares (bacterias y parásitos).
✓Se caracteriza por inducir cambio morfológicos específicos
en las células.
✓No provoca respuesta inflamatoria.
✓Es responsable del equilibrio entre proliferación celular y el
mantenimiento de números celulares constantes en los tejidos
que sufren renovación.
✓Son eliminadas células cuando:
–Ya no son necesarias
–Se requiere regular el número de células de un tejido.
–Son anormales, inapropiadas, no funcionales o 
peligrosas.
–Están infectadas.
Ejemplos:
Destrucción de linfocitos autoreactivos o incompetentes.
Tejidos en desarrollo.
Las anomalías de la muerte celular están asociadas con
patologías, incluyendo el cáncer, las enfermedades
autoinmunes y los trastornos
neurodegenerativos.
Durante la apoptosis las células sufren cambios físicos y
bioquímicos característicos…
✓El ADN es fragmentado.
✓La cromatina se condensa.
✓El núcleo se disgrega.
✓La célula encoge y se rompe en
fragmentos envueltos de
membrana denominados
cuerpos apoptóticos.
✓La fosfatidilserina se traslada a
la cara externa de la membrana e
induce fagocitosis.
La apoptosis depende de una cascada proteolítica
intracelular mediada por caspasas.
Caspasas: proteínas intracelulares que
hidrolizan (rompen) mas de 100 proteínas
celulares.
Se sintetizan como precursores inactivos
(procaspasas) que se activan por escisión
proteolítica de otras caspasas.
Una vez activadas, las caspasas escinden y
activan otras procaspasas, generando una
cascada proteolíca amplificadora
irreversible.
Se han identificado, al menos, siete
caspasas, designadas como caspasas
iniciadoras o efectoras.
Son 
dianas de 
caspasas:
La cascada apoptótica se inicia por medio de dos 
vía: Cada vía utiliza sus propias procaspasas iniciadoras.
No todos los tipos participan en apoptosis.
Vía Extrínseca
Se activa por la unión de proteínas de señalización extracelular a receptores de superficie celular
(Receptores de Muerte).
Los dominios intracelulares (dominios de muerte) reclutan y activan procaspasas iniciadoras (porcaspasa
8 o procaspasa 10) que activa posteriormente porcaspasas ejecutoras.
Vía Intrínseca
Se activa en el interior celular en respuesta a lesiones o estrés. Se da por la liberación de
proteínas mitocondriales intermembranales (Citocromo C). Estas proteínas activan la
cascada proteolítica de caspasas.
Reguladores centrales de la apoptosis: La familia Bcl-2
Familia de aproximadamente 20 proteínas relacionadas, que se dividen en tres grupos 
funcionales:
Miembros Antiapoptóticos. 
Miembros Proapoptóticos.
El destino de la célula está determinada por el equilibrio de la actividad proapoptótica y 
antiapoptótica de los miembros de la familia Bcl-2.
Los miembros de la familia Bcl-2 
proapoptóticos actúan en las 
mitocondrias desencadenando 
la liberación del citocromo c del 
espacio intermembrana. 
Los miembros de la familia Bcl-
2 antipoptóticos inhiben la 
activación de proteínas 
mitocondriales que permiten 
la salida del citocromo C. 
CANCER 
CANCER 
CÁNCER 
Crecimiento y división incontrolada
de células que en última instancia se
propagan por todo el cuerpo e
interfieren con la función de los
tejidos y de los órganos sanos.
Se debe a alteraciones en los
mecanismos fundamentales de la
regulación celular.
Tumor: Proliferación anormal de las células, que puede ser benigno o maligno.
Tumor benigno: Permanece confinado en su localización original, sin invadir el tejido
sano adyacente ni propagarse a lugares distantes del cuerpo.
Tumor maligno: Es capaz de invadir el tejido normal adyacente y de propagarse por
el cuerpo mediante los sistemas circulatorio o linfático (metástasis).
Los tumores malignos se clasifican de acuerdo al tipo de célula del que proceden:
Los cánceres más comunes, que constituyen más de la mitad de los casos de cáncer, son los 
de mama, próstata, pulmón y colon/recto.
DESARROLLO DEL CÁNCER 
Características Generales:
✓Los tumores son clones: Se desarrollan
a partir de una única célula que prolifera
de manera anormal.
✓El desarrollo del cáncer es un proceso
«multietapa»: Las células se convierten
en malignas progresivamente a través de
una serie de alteraciones.
1. Iniciación del tumor: Alteración
genética que provoca la
proliferación anormal de una única
célula.
2. Proliferación clonal de células
tumorales.
3. La progresión se produce por
mutaciones adicionales en las
células tumorales → Selección
clonal.
CAUSAS DEL CÁNCER
Carcinógenos: Sustancias que causan cáncer, Ej: radiación, productos químicos y
virus.
Contribuyen al desarrollo del cáncer estimulando la proliferación celular e
induciendo mutaciones en el ADN.
PROPIEDADES DE CÉLULAS CANCEROSAS
Crecen de forma independiente a la
inhibición por contacto.
Requieren pocos factores de crecimiento
extracelulares.
Algunas producen factores de crecimiento
que estimulan su propia proliferación
(Estimulación autocrina del crecimiento).
Las células cancerosas manifiestan alteraciones en los mecanismos que regulan 
la proliferación, diferenciación y supervivencia celular normal.
Tiene menos capacidad de adhesión por 
expresión reducida de las moléculas de 
adhesión de la superficie celular →
Metástasis.
Tienen alteraciones morfológicas y del 
citoesqueleto.
Secretan proteasas que digieren los 
componentes de la matriz extracelular, 
permitiendo la invasión de tejidos normales 
adyacentes.
Secretan factores de crecimiento que 
promueven la formación de nuevos vasos 
sanguíneos (angiogénesis).
No sufren apoptosis.
INVESTIGACIÓN MOLECULAR DEL CÁNCER
ALTERACIONES GENÉTICAS IMPLICADAS EN EL DESARROLLO DEL 
CÁNCER:
Protooncogenes: Si se alteran se convierten en Oncogenes:
La conversión o activación de un protooncogén a un oncogén 
generalmente involucra una mutación con ganancia de 
función (proliferación descontolada)
Mutaciones puntuales
Traslocaciones
Amplificaciones
ONCOGENES
Genes reguladores que
controlan la proliferación, la
diferenciación y la
supervivencia celular cuya
alteración determina el
desarrollo del cáncer.
GENES SUPRESORES DE TUMORES
Genes cuyos productos participan
en el control del crecimiento celular,
normalmente inhibiendo la
proliferación celular y el desarrollo
tumoral.
La inactivación de los genes
supresores de tumores conduce al
desarrollo del tumor eliminando
proteínas de regulación negativa.
Proteína del Retinoblastoma (Rb)
P53
VIDEOS 
https://www.youtube.com/watch?v=IB8utopTL-c
https://www.youtube.com/watch?v=nMEyeKQClqI
https://www.youtube.com/watch?v=CeZ5qSV-MoM
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VIDEOS 
https://www.youtube.com/watch?v=beux6yzGzeQ
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