Biologia Celular - Clase 11

EL NÚCLEO CELULAR

El compartimiento en donde se encuentra contenido el material genético en una célula eucarionte (los procariontes carecen de núcleo)

Compartimentalización Celular

Endosoma

citosol lisosoma

Peroxisoma

Aparato de Golgi Mitocondria Retículo Endoplásmico (RE)

Polirribosomas libres

Núcleo Membrana Plasmática

Estructura del Núcleo CROMATINA Retículo Endoplásmico

DNA Proteínas asociadas Nucleolo

Nucleoplasma

Poro nuclear

Lámina nuclear Membrana nuclear externa ENVOLTURA Membrana nuclear NUCLEAR interna

Envoltura Nuclear Lumen Nuclear

Membrana Nuclear Externa Membrana Nuclear Interna Membranas del RE Lumen del RE

Espacio Perinuclear

Poro Nuclear

Lámina Nuclear

Envoltura Nuclear La doble membrana que forma la envoltura nuclear es atravesada por los poros nucleares y es contínuo con el retículo endoplásmico

Envoltura Nuclear

Diagrama de un núcleo celular típico

¿ Como un DNA de gran longitud puede estar incluido en un núcleo de dimensiones mínimas ?

Estructura de la Cromatina Cada molécula de DNA es empacada en un cromosoma, y la totalidad de la información genética almacenada en los cromosomas en un organismo se denomina genoma

E. Coli: 4,7x106 pb 1 cromosoma Humano: 3x109 pb 46 cromosomas

La organización de un gen en un típico cromosoma vertebrado

Los Tres Elementos Necesarios para Producir un Cromosoma Estable en Eucariontes telómeros origen de replicación

centrómero

burbuja u ojo de replicación

cinetocoro

cromosomas hijos en células separadas

Estructura de la Cromatina DNA (información genética) Cromatina Proteínas Asociadas

EUCROMATINA: Más relajada, contiene la mayoría de los genes transcripcionalmente activos

HETEROCROMATINA: Más condensada y densamente teñida (genes transcripcionalmente inactivos)

Empaquetamiento del DNA Estructura nativa de la cromatina (fibra de 30 nm)

Forma descondensada de “collar de perlas” o “collar de cuentas” de la cromatina (fibra de 11 nm)

Fibra de 11 nm (“collar de perlas o de cuentas”)

Nucleosoma Histonas DNA

DNA espaciador (200 pb)

“Cuenta” (“bead”) nucleosomal (8 moléculas de histona + 146 pares de bases de DNA)

Organización de la cromatina en nucleosomas

Estructura del cromosoma

Formación de Fibra de 30 nm (solenoide): Depende de la Histona extranucleosomal H1.

La fibra de 30 nm

Histona H1, funciona como elemento que mantiene los nucleosomas unidos

Niveles de Empaquetamiento de la Cromatina Resultado neto: cada molécula de DNA ha sido empaquetado en un cromosoma mitótico que es 50.000 veces más corto que su forma extendida

2 nm DNA double helix Histone tails

Histones

Histone H1

Linker DNA (“string”)

11 nm

Nucleosome (“bad”)

(a) Nucleosomes (11-nm fiber)

Niveles de organizacion de la cromatina

30 nm

Nucleosome

(b) 30-nm fiber Protein scaffold Loops 300 nm

(c) Looped domains (300-nm fiber)

700 nm

1,400 nm

(d) Metaphase chromosome

Scaffold

Lámina Nuclear

La lámina nuclear es un enrejado de subunidades de proteínas llamadas laminas (sin acento) nucleares. Esta estructura se encuentra en contacto con la membrana interna de la envoltura nuclear, con la cromatina y con los complejos de poro nuclear y le confiere forma y estabilidad a la envoltura nuclear.

Complejo de Poro Nuclear Citoplasma

anillo citoplasmático

filamento citoplasmático

membrana nuclear externa

ensamblaje de columnas y anillos

transportador central anillo nuclear membrana nuclear interna jaula nuclear Núcleo

anillo terminal

Tráfico de Moléculas a Través del Complejo de Poro Nuclear Difusión Pasiva

Transporte Activo (dependiente de energía)

Las moléculas pequeñas pasan rápidamente a través del poro nuclear por difusión pasiva. Las moléculas más grandes son transportadas por un mecanismo dependiente de energía, el que actúa importando proteínas hacia el núcleo y exportando RNAs al citoplasma.

Transporte de Proteínas a Través del Complejo de Poro Nuclear Tamaño del Poro: ~ 9 nm

Tamaño de proteínas que ingresan al núcleo por DIFUSIÓN PASIVA < 60 kDa

Tamaño de proteínas que ingresan al núcleo por TRANSPORTE ACTIVO > 60 kDa

Transporte Activo de Proteínas a Través del Complejo de Poro Nuclear proteína nuclear

factores citosólicos (importinas) complejo de poro en reposo

complejo de poro dilatado

PASO 1

PASO 2

ANCLAJE:

TRANSPORTE:

NO SE REQUIERE ENERGÍA

REQUERIMIENTO DE ENERGÍA (GTP)

El transporte activo de proteínas a través del complejo de poro nuclear está dirigida por una secuencia en la proteína llamada señal de localización nuclear (NLS), que es rica en aminoácidos básicos.

Transporte Activo de RNAs a Través del Complejo de Poro Nuclear (Exportación al Citoplasma)

envoltura nuclear citoplasma

Nucleoplasma

complejo de poro nuclear

anillo terminal

ribosomas

Los RNAs se transportan a través de los poros nucleares en forma de complejos con proteínas (ribonucleoproteínas). La mRNP enrrollada se mueve a través del anillo terminal, se desenrrolla mientras pasa por el transportador central, con el extremo 5’ adelante, el que se asocia a ribosomas una vez que ha ingresado al citoplasma

El poro nuclear

Funciones del núcleo celular 1. Preservación estructural del material genético de la célula 2. Expresión de la información genética : transcripción del DNA, maduración de RNA, procesamiento de rRNA, tRNA, etc… 3. Ensamblaje de ribosomas 4. Replicación del cromosoma : a. A nivel de DNA (fase S del ciclo celular) b. A nivel de proteínas (síntesis citoplasmática, ensamblaje nuclear)

Nucleolo: Síntesis y procesamiento de RNAs ribosomales 28S, 18S y 5,8S CENTRO FIBRILAR (genes de rDNA) rDNA) CF COMPONENTE FIBRILAR DENSO (Transcritos nacientes de prepre-rRNA)

CFD

CG

COMPONENTE GRANULAR (procesamiento de rRNAs) rRNAs)

Nucleolina

DAPI

SM

Coilina

merge

Nucleolo y síntesis de rRNA

Ensamble de ribosomas

Pro-Lys-Lys-Lys-Arg-Lys-Val

Piruvato quinasa normal

PK-NLS