Células procariotas vs. eucariotas

Célula eucariota: Mayor, más compleja y más moderna. Presenta envoltura nuclear (membrana que separa el núcleo del citoplasma), ADN asociado a histonas, división de funciones. Incluye a los reinos protistas, hongos, plantas y animales. Presencia de pared celular en hongos (tipo quitina) y plantas (tipo celulosa), no en animales. ADN asociado a proteínas (histonas), ADN lineal, transcripción y traducción separados temporal y espacialmente, ausencia de operón, presencia de intrones. Ribosomas 80S, contienen 40% de ARNr y 60% de proteínas.

Célula procariota: Menor tamaño, más sencilla y más antigua. No tiene envoltura nuclear, no hay división de funciones. Reino Monera (bacterias verdaderas y cianobacterias que son fotosintéticas). Presencia de pared celular del tipo peptidoglicano (fuera de la membrana plasmática). ADN (una sola molécula no asociada a histonas), ADN circular cerrado, transcripción y traducción simultánea, genes dispuestos en operones, ausencia de intrones. Ribosomas 70S, el ARNr forma el 65% del ribosoma y las proteínas representan el 35%.

Características en común entre procariotas y eucariotas

La estructura de la membrana plasmática y las características del material genético.

Replicación del ADN

Replicación: Es semiconservativa, es bidireccional, empieza en sitios reconocidos por proteínas. Al iniciarse la duplicación del ADN se forma la horquilla de replicación y en eucariotas a cada unidad de replicación se le denomina replicón. Las ADN polimerasas sintetizan (replican) el ADN al añadir nucleótidos a la cadena pero solo en dirección 5′–3′.

La replicación de las dos cadenas es diferente: necesitan un cebador, la ADN Pol I y los enlaces fosfodiéster faltantes al final de la replicación son completados por una ADN ligasa.

Replisoma: Es el complejo enzimático de la replicación que coordina la síntesis de las 2 cadenas. Está formado por: primosomas (2 enzimas), helicasa (desenreda el ADN), proteínas de unión, topoisomerasas 1 y 2 (relajan el superenrollamiento de la hebra del ADN), ADN ligasa.

Fases de la replicación

• Iniciación: La primasa de los primosomas abren las cadenas y las helicasas empiezan a desenrollar la doble hélice.
• Elongación: Las enzimas llamadas ADN polimerasas catalizan la síntesis de las nuevas cadenas añadiendo rápidamente cientos de nucleótidos sobre el molde.
• Terminación: Cuando una cadena de ADN polimerasa hace contacto con el extremo de otro fragmento de Okazaki contiguo, el ARN cebador de este es eliminado.

Transcripción

Transcripción: Es un proceso similar a la replicación, se diferencia de la replicación entre otras cosas en que no necesita cebador, solo ocurre en regiones muy específicas del genoma y el complejo de síntesis utiliza muchas más proteínas.

Fases de la transcripción

• Iniciación: La ARN polimerasa se une al promotor.
• Elongación: La ARN polimerasa avanza 5′-3′ añadiendo nuevos rNTPs.
• Terminación: La ARN polimerasa libera el ARN y se disocia del ADN.

Regulación de la expresión génica en procariotas

Sistemas de operones: Son una característica de los procariotas, son grupos de genes estructurales cuya expresión está regulada por elementos de control o genes.

• Operón lactosa: Es un sistema inducible de tres genes, inducido por lactosa.
• Operón triptófano: Es un sistema reprimible de 5 genes.

Regulación de la expresión génica en eucariotas

• TATA box: Está localizada 20-30 pb arriba del sitio de inicio de la transcripción.
• CAAT box: Se encuentra unas 80-130 pb arriba del sitio de iniciación de la transcripción.
• Enhancers: Son secuencias cortas de ADN localizadas a mayores distancias de las regiones codificantes, están cerca del promotor y del gen, pudiendo interactuar con los factores de transcripción y con la ARN polimerasa II.

Estructura del cromosoma

Cromátidas, brazos, centrómero, telómero, satélite.

Alteraciones estructurales

• Duplicaciones: Son la repetición de la replicación de parte de los cromosomas, obteniendo el doble de dotación de genes de la zona afectada.
• Deleciones: Son la pérdida de regiones cromosómicas.
• Inversiones: Son rotaciones de 180º de un segmento cromosómico que se separa, volviéndose a unir luego al mismo cromosoma.
• Translocaciones: Son el intercambio de 2 fragmentos de cromosomas no homólogos y pueden ser recíprocas o no.

Lugares cromosómicos frágiles: Son regiones del cromosoma con tendencia a sufrir alteraciones tales como fracturas, que nos estarían indicando sitios del genoma de mayor inestabilidad.

Mitosis

No es una reproducción en sí mismo, sino que es un proceso de división nuclear que sirve para repartir las cadenas de ADN de forma que todas las células hijas tengan la misma información genética que la madre.

Fases de la mitosis

• Profase: Se condensa la cromatina en el cromosoma, se duplican los centriolos, la membrana nuclear desaparece.
• Metafase: Los cromosomas se sitúan en el ecuador.
• Anafase: Las cromátidas se separan y se desplazan hacia los polos.
• Telofase: Aparece la membrana nuclear, los cromosomas se descondensan.

Citocinesis: Es la división del citoplasma en 2 partes, el resultado final es que la célula madre se ha trasformado en 2 células hijas idénticas genéticamente.

Meiosis

División celular, en el cual una célula diploide experimentará 2 divisiones celulares sucesivas con la capacidad de generar 4 células haploides.

Meiosis I

Es una división reductora, termina con la mitad de los cromosomas.

• Profase I:
  • Leptoteno: La cromatina es visible, los cromosomas comienzan a condensar en filamentos largos dentro del núcleo.
  • Zigoteno: Ocurre la sinapsis, los cromosomas comienzan a acercarse hasta quedar apareados.
  • Paquiteno: Se forman los quiasmas y en estos ocurre el intercambio de material genético entre cromosomas (crossing over).
  • Diploteno: Los cromosomas siguen unidos por los quiasmas, pero se repelen unos a otros y comienzan a separar.
  • Diacinesis: Los cromosomas están en su mayor estado de condensación, ocurre la terminalización de los quiasmas, los centrómeros se unen a las fibras de huso mitótico.
• Metafase I: Los cromosomas homólogos se alinean en el plano ecuatorial.
• Anafase I: Ocurre la reducción del material genético al separarse los cromosomas homólogos.
• Telofase I: Los cromosomas se desenrollan.

Meiosis II

• Profase II: Los cromosomas comienzan a enrollarse y se acortan, la membrana nuclear se rompe.
• Metafase II: Los cromosomas están alineados en el ecuador.
• Anafase II: Comienza cuando los centrómeros ya se han dividido y termina cuando los cromosomas llegan a los polos.
• Telofase II: Los cromosomas están en los polos, se desenrollan y se forma la membrana nuclear y el nucléolo.

Intercinesis: Es un periodo corto o ausente, similar a la interfase aunque no es lo mismo, donde no ocurre la síntesis de ADN.

Citocinesis: Es la división del citoplasma en 2 partes, con la repartición de los orgánulos.