Biología Celular: 2014

viernes, 27 de junio de 2014

"Científico de la UPO identifica el centrosoma como punto de origen donde se inicia la mitosis celular"

Un grupo de científicos internacionales, en el que participa Víctor Álvarez Tallada, de la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, describe por primera vez in vivo cuándo, dónde y a qué nivel se inicia la fase de división celular conocida como mitosis. En un artículo, publicado por la revista Nature Cell Biology, estos expertos identifican el centrosoma como el punto de origen de esta actividad, otorgándole además una nueva función relacionada con un cambio morfogenético previo al proceso de separación. Este trabajo supone, además, un avance al mostrar las posibilidades de dos técnicas genéticas de vanguardia en el estudio in vivo de esta materia en células eucariotas.

Durante el proceso de división celular existen cuatro fases cíclicas, que van desde la síntesis o duplicación del ADN hasta la separación en dos células hermanas idénticas. “Hasta ahora, existían indicios de que la actividad inicial bioquímica que le dice a la célula ‘divídete’ salía de un punto en concreto, que parecía ser el centrosoma”, señala Álvarez Tallada. Este trabajo confirma de manera rotunda esta idea, otorgándole a esta estructura además nuevas tareas que se suman a su labor principal descrita hasta ahora: nuclear y organizar los microtúbulos. Unas estructuras necesarias para separar físicamente las copias de los cromosomas, de modo que cada célula hermana lleve consigo el mismo código genético.

Para desarrollar este trabajo, se han combinado dos de las tecnologías genéticas más vanguardistas, desarrollando un método propio capaz de ofrecer información de gran valor en estudios dinámicos en células eucariotas. Sobre una levadura (Schizosaccharomyces pombe), los investigadores han modificado ciertos genes de modo que pudieran no sólo activar o desactivar su función en base al interés del estudio, sino que además les posibilitaba desplazar las moléculas a cualquier parte del entorno celular. “De este modo se puede demostrar que las actividades vienen de un sitio y en un momento dado. Si pones un elemento donde o cuando no debe estar y ocurre algo que no debe ocurrir, te da pistas, al igual que si la reprimes o si no ‘escucha’ a sus inhibidores” señala Víctor Álvarez.

Otra de las aportaciones que realiza esta publicación es añadir al SPB (siglas del inglés spindle pole body), la estructura análoga al centrosoma en levaduras, un papel regulador de un proceso de cambio morfogenético anterior a la mitosis y conocido como NETO. Cuando una célula se divide, cuenta con un polo nuevo y con uno viejo, empezando a crecer por este último. Llega un momento que se activa el crecimiento del otro polo, hito llamado NETO (siglas de new end take off) y que, según los investigadores, viene generado desde el centrosoma con los mismos mecanismos que activan la mitosis.

“Este cambio morfogenético se activa en unos umbrales distintos de actividad y probablemente los compañeros de las proteínas que la desarrollan sean diferentes. La gran aportación que hemos hecho en este estudio vienen de esta observación. Hemos visto que esto ocurre en el mismo sitio en el que posteriormente se activa la mitosis y que, de hecho, eso es lo que coordina otros procesos biológicos importantes como la respuesta a estrés o a falta de nutrientes”, afirma el investigador. Según este, aunque el trabajo se realice sobre una levadura, “todos estos procesos están conservados en células humanas y por tanto es importante entenderlos para estudiar su implicación en el desarrollo así como en el origen de múltiples enfermedades genéticas”.

Fuente: DUPO

http://www.upo.es/upotec/contenidos/noticias/2012/dec/14/identifica-el-centrosoma-como-punto-origen-mitosis/

Mitosis

La mitosis es el proceso de división celular por el cual se conserva la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las sucesivas células a que la mitosis va a dar origen.La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo.

El proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas.

PROFASE En ella se hacen patentes un cierto número de filamentos dobles: los cromosomas.Cada cromosoma constituído por dos cromátidas, que se mantienen unidas por un estrangulamiento que es el centrómero. Cada cromátida corresponde a una larga cadena de ADN. Al final de la profase ha desaparecido la membrana nuclear y el nucléolo. muy condensada

METAFASE Se inicia con la aparición del huso, dónde se insertan los cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el ecuador del huso, formando la placa metafásica o ecuatorial.

ANAFASE En ella el centrómero se divide y cada cromosoma se separa en sus dos cromátidas. Los centrómeros emigran a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas, arrastrando cada uno en su desplazamiento a una cromátida. La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

TELOFASE Los dos grupos de cromátidas, comienzan a descondensarse, se reconstruye la membrana nuclear, alrededor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá los nuevos núcleos hijos. A continuación tiene lugar la división del citoplasma.

Imágenes obtenidas durante la Práctica de Laboratorio número 7: Ciclo Celular: Mitosis

Cloroplasto

Los cloroplastos son los orgánulos celulares que en los organismos eucariontes fotosintetizadores se ocupan de la fotosíntesis. Están limitados por una envoltura formada por dos membranas concéntricas y contienen vesículas, los tilacoides, donde se encuentran organizados los pigmentos y demás moléculas que convierten la energía lumínica enenergía química, como la clorofila.

El término cloroplastos sirve alternativamente para designar a cualquier plasto dedicado a la fotosíntesis, o específicamente a los plastos verdes propios de las algas verdes y las plantas.

La más importante función realizada por los cloroplastos es la fotosíntesis, proceso en la que la materia inorgánica es transformada en materia orgánica (fase oscura) empleando la energía bioquímica (ATP) obtenida por medio de la energía solar, a través de los pigmentos fotosintéticos y la cadena transportadora de electrones de los tilacoides (fase luminosa). Otras vías metabólicas de vital importancia que se realizan en el estroma, son la biosíntesis de proteínas y la replicación del ADN.

¡Mira!, Hermosos Cloroplastos: https://www.youtube.com/watch?v=s89pLHApaeY

Mitocondria

La Mitocondria, el centro de producción de energía en las células eucariotas.

La respiración celular es el proceso en el cual las células, después de una serie de reacciones químicas, nos brindan energía para desarrollar todas nuestras actividades, que van desde el funcionamiento interno de los órganos, hasta el trabajo físico y mental.

Este proceso de respiración celular se realiza en las mitocondrias, que son orgánulos celulares que poseen su propio ADN. Las mitocondrias se encuentran solamente en las células animales.

Existen dos tipos de respiración, en función del aceptor final de electrones; ambas tienen en común la existencia de una cadena transportadora de electrones.

Tipos de Respiración Celular:

Respiración aeróbica. El aceptor final de electrones es el oxígeno molecular, que se reduce a agua. La realizan la inmensa mayoría de células, incluidas las humanas. Los organismos que llevan a cabo este tipo de respiración reciben el nombre de organismos aeróbicos.
Respiración anaeróbica. El aceptor final de electrones es una molécula inorgánica distinta del oxígeno, más raramente una molécula orgánica. Es un tipo de metabolismo muy común en muchos microorganismos, especialmente procariotas. No debe confundirse con la fermentación, proceso también anaeróbico, pero en el que no interviene nada parecido a una cadena transportadora de electrones.

Glucolisis

La glucolisis es es la vía metabólica encargada de oxidar la glucosa con la finalidad de obtener energía para la célula. Consiste en 10 reacciones enzimáticas consecutivas que convierten a la glucosa en dos moléculas de piruvato, el cual es capaz de seguir otras vías metabólicas y así continuar entregando energía al organismo.

El proceso se da de la siguiente manera:

1. La glucosa llega a las células desde el torrente sanguíneo. Apenas ingresa en la célula se le añade un grupo fosfato en el sexto carbono de la molécula. Este proceso, llamado fosforilación, se produce en el citosol celular y la glucosa pasa a llamarse glucosa 6-fosfato. Para conseguir esto, se ha usado una molécula de ATP (Adenosin Tri Fosfato).

2. Los átomos de la molécula de glucosa 6-fosfato se reorganizan para formar una molécula de fructosa 6-fosfato.

3. Otra molécula de ATP es usada para añadir un segundo grupo fosfato a la molécula de fructosa 6-fosfato, la cual ahora recibe el nombre de fructosa 1-6 difosfato. HASTA AHORA SE HAN GASTADO DOS MOLÉCULAS DE ATP (-2 ATP).

4. La única molécula de fructosa 1-6 difosfato ahora se parte en dos moléculas iguales formadas por 3 átomos de carbono cada una: fosfogliceraldehído (PGAL) o gliceraldehído 3-fosfato. A partir de aquí la glucólisis corre duplicada. lo que le sucede a una de las moléculas de PGAL también le sucederá a la otra.

5. Una enzima reúne al PGAL, el transportador de electrones NAD+ y un grupo fosfato. El PGAL es oxidado por el NAD+, el cual, en su nueva forma, el NADH, lleva su carga de electrones hacia la cadena respiratorio, dentro de la mitocondria.

La oxidación del NAD+ produce la energía suficiente para que un nuevo grupo fosfato se añada a la molécula de PGAL, pasándo a llamarse ácido 1,3-difosfoglicérico. Como todo se produce por duplicado, se producen también dos moléculas de NADH.

6. El ácido 1,3-difosfoglicérico pierde uno de sus grupos fosfatos, pasando a denominarse ácido 3-fosfoglicérico. Esta reacción tiene la energía suficiente como para unir el grupo fosfato a una molécula de ADP, formándose ATP. Debido a que hay dos moléculas de ácido 3-fosfoglicérico, se producen 2 moléculas de ATP. (Del gasto anterior de -2 ATP, a la producción de 2ATP el balance es= 0 ATP).

7. En dos reacciones químicas, el ácido 1,3-fosfoglicérico se convierte en ácido fosfoenolpirúvico, el cual produce más ATP al transferir su grupo fosfato a una molécula de ADP. Por lo tanto, se producen dos moleculas de ATP. La transferencia del grupo fosfato al ADP para formar ATP convierte al ácido fosfoenolpirúvico en ácido pirúvico, el producto de la glucólisis que será el punto de partida para el Ciclo de Krebs.

Potencial de Acción

En respuesta a un estímulo apropiado, la membrana celular de una célula nerviosa pasa a través de una secuencia de despolarización desde su estado de reposo, seguido de la repolarización a ese estado de reposo. En realidad en la secuencia, invierte su polaridad normal durante un breve periodo, antes de restablecer el potencial de reposo.

La secuencia del potencial de acción es esencial para la comunicación neuronal. La acción más simple en respuesta al pensamiento, requiere de muchos de estos potenciales de acción para su comunicación y ejecución. Para modelar el potencial de acción de una célula nerviosa humana, se puede utilizar un potencial de reposo nominal de -70 mV. El proceso implica varios pasos:

El estímulo es recibido por las dendritas de una célula nerviosa. Esto hace que los canales de Na⁺ se abran. Si la abertura es suficiente para llevarr el potencial interior desde -70 mV hasta -55 mV, el proceso continúa.
Después de haber alcanzado el umbral de acción, se abren más canales de Na⁺ (llamados a veces canales activados por voltaje). La afluencia de Na⁺ impulsa el interior de la membrana celular hasta aproximadamente 30 mV. El proceso en este punto se denomina despolarización.
Los canales de Na⁺ se cierran y los canales K⁺ se abren. Dado que los canales de K⁺ son mucho más lentos para abrir, la despolarización lleva mas tiempo para completarse. Teniendo ambos canales Na⁺ y K⁺abiertos al mismo tiempo, el sistema queda neutralizado y se evita la creación de cualquier otro potencial de acción.
Con los canales K⁺ abiertos, la membrance comienza a repolarizarse de nuevo hacia su potencial de reposo.
La repolarización típicamente rebasa el potencial de reposo hasta aproximadamente -90 mV. Esto se conoce como hiperpolarización y parece ser contraproducente, pero en realidad es importante en la transmisión de información. La hiperpolarización impide a la neurona recibir otro estímulo durante este tiempo, o al menos eleva el umbral para cualquier nuevo estímulo. Parte de la importancia de la hiperpolarización está en la prevención de que cualquier estímulo ya enviado a un axón, desencadene otro potencial de acción en la dirección opuesta. En otras palabras, la hiperpolarización asegura que la señal avance en una dirección.
Después de la hiperpolarización, la bomba Na⁺/K⁺ lleva finalmente a la membrana, de vuelva a su estado de reposo de -70 mV.

Modelo de Mosaico Fluido

El Modelo de Mosaico Fluido es un modelo de la estructura de la membrana plasmática propuesto en 1972 por S. J. Singer y Garth Nicolson gracias a los avances en microscopía electrónica, el estudio de interacciones hidrófilas, al estudio de enlaces no covalentes como puentes de hidrógeno y el desarrollo de técnicas como la criofractura y el contraste negativo.
En la membrana plasmática, los lípidos se disponen formando una bicapa de fosfolípidos, situados con sus cabezas hidrofílicas hacia el medio externo o hacia el citosol, y sus colas hidrofobicas dispuestas en empalizada. Las proteínas se intercalan en esa bicapa de lípidos dependiendo de las interacciones con las regiones de la zona lipídica. Existen tres tipos de proteínas según su disposición en la bicapa:

Proteínas integrales o intrínsecas: Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana una o varias veces, asomando por una o las dos caras (proteínas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o a un glúcido de la membrana. El aislamiento de ella requiere la ruptura de la bicapa.

Glucoproteínas: Se encuentran atravesando toda la capa de la membrana celular, su nombre es debido a que contiene glúcidos.

Proteínas periféricas o extrínsecas: A un lado u otro de la bicapa lipídica, pueden estar unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente separables de la bicapa mediante soluciones salinas, sin provocar su ruptura. Aparecen en la membrana interna y carecen de proteínas transmembranas. Este modelo fue desarrollado para demostrar la asimetría entre ambas capas, lo que explicaría porque no entran los mismos nutrientes que los que salen.