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BioCel I3 - Coggle Diagram

- - - - el DNA son 3 billones de pares de nucleotidos
        
        y para cada una de las celulas el DNA debe ser replicado de manera precisa
        
        fallas en la replicacion lleva a mutaciones por inestabilidad del genoma y cancer
  - - - el tercer principio de la teoria celular establece que toda celula se origino a partir de otra
      - para ocurrir, la celula debe crecer y replicar su material genetico, luego segregar los cromosomas y generar la division
        
        2 fases
        
        interfase
        
        dividida en G1 (Gap1), S (sintesis), G2 (Gap2)
        
        Proceso
        
        G1
        
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        Mitosis (fase M)
        
        dividida en profase, prometafase, metafase, anafase, telofase
  - - - como se regula el ciclo celular: mediante el Factor Promotor de Mitosis (MPF)
        
        fue descubierto tomando citoplasma de una celula en fase M e inyectandola en un oocito (celula arrestada en G2) y observando que de esta manera entra en fase M
        
        el MPF es un sistema compuesto de proteinas con un compartimiento ciclico: ciclinas, y otro no ciclico: las Cdks.
        
        la regulacion depende de la sintesis y proteolisis ciclica de las ciclinas
        
        la ciclina se degrada bruscamente al terminar la mitosis, y luego se sintetiza de forma constante a lo largo de la interfase, hasta llegar a un maximo
        
        al llegar al maximo, la actividad de Cdk1 aumenta bruscamente en la fase M y al terminarla cae bruscamente, sin embargo la concentracion de Cdk1 es constante a lo largo del ciclo celular
        
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  - - - la entrada al ciclo celular se coordina por distintos factores, regulando la razon y producto del ciclo
        
        por ejemplo, una combinacion de señales A,B,C le indican que no se divida y sobreviva mas, si se le añade la señal D,E entonces crecera y se dividira, en cambio si se le añade la señal F,G se diferenciara en una celula especializada, si no recibe señales, es señal de muerte
        
        PDGF
        
        proliferacion de tejido conectivo
        
        EGF
        
        proliferacion de varios tipos celulares
        
        IGF
        
        promueve sobrevida celular, estimula el metabolismo celular
        
        TGF-beta
        
        potencia e inhibe factores de diferenciacion
        
        FGF
        
        NGF
        
        sobrevida y diferenciacion neuronal
  - - - tanto un aumento en la division, como una disminucion de muerte celular, genera tumores
        
        tiene origen muy comun en la regulacion G1/S
        
        mutaciones por ganacia de funcion: afectando ciclina D y CDK4, fomentando la progresion G1/S
        
        mutaciones por perdida de funcion: afectando a los genes supresores de tumores que inhiben progresion G1/S, incluyendo inhibidores del complejo MPF, afectando los genes supresores mas importantes: RB y p53
        
        debe existir una homeostasis tisular para evitar enfermedades
- - - - proteinas fibrilares
        
        colageno
        
        proteina mas abundante en nuestro cuerpo
        
        formada por una triple helice de glicina, prolina e hidroxiprolina
        
        combinacion y entrecruzamiento de estas moleculas de colageno, forman la fibra de colageno
        
        se encuentran en el tendon (90%), insercion de tendon-hueso (50%), hueso (20%)
        
        Elastina
        
        fibra elastica encargada de estirarse y contraerse sin romperse, formada por cross-links entre moleculas singulares de elastina, creando una red
        
        comunmente encontrada en la piel, pulmones, arterias, ligamentos y tejidos elasticos en organos
        
        como estan naturalmente desordenadas, al estirarse estas se ordenan, alterando su entropia, lo que significa que necesita energia
        
        como no la tiene, genera resistencia, y tiende a volver a su estado natural
      - proteinas no fibrilares
        
        laminina
        
        proteinas de adhesion
        
        es clave para la formacion de la lamina basal
        
        la cual es una capa bidimensional especializada en separar celulas, o epitelios del tejido conectivo
        
        su funcion principal es conectar celulas epiteliales y colageno IV
        
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        fibronectina
        
        proteina de adhesion
        
        se encuentra como fibras tridinmensionales en la MEC
        
        tiene la funcion de conectar las celulas, los proteoglicanos y el colageno en diferentes puntos
        
        aporta cohesion y conexion en el tejido conectivo
      - proteoglicanes
        
        proteinas con cadenas largas de azucares
        
        son una proteina central a la que se le añade un numero indefinido de GAGs (polisacaridos no ramificados)
        
        funciones clave
        
        como estan cargados negativamente, atraen iones de sodio y agua, creando un medio gelatinoso hidratado, capaz de resistir fuerzas de compresion y organizando la disposicion de fibras de colageno y elastina
        
        funcion de filtrado y barrera: en la lamina basal actuan como filtros electroestaticos que limitan el paso de moleculas cargadas y muy grandes
        
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  - - - son receptores transmembrana que unen componentes de la MEC como la fibronectina o laminina con la celula
        
        funciones clave
        
        se enlazan al exterior con proteinas de adhesion y colageno
        
        Transduccion de señales: puede generar señales en dos direcciones, de afuera hacia adentro ocurre cuando la integrina se une a un ligando en la MEC, activando cascadas de señalizacion celular
        
        tambien puede ir de adentro hacia afuera, lo que genera cambios en la conformacion de la integrina, determinando donde y cuando adherirse
        
        migracion celular: durante la migracion, la membrana se extiende generando filopodios y lamelipodios, entonces en el frente, las integrinas pueden anclarse a la MEC, y detras puede desanclarse de la MEC, generando movimiento celular
        
        La integrina ademas puede sentir la tension mecanica en la MEC, al sentir variaciones, las convierten en señales bioquimicas al interior de la celula al igual que las fibras de estres
  - - - es una capa delgada y especalizada de la MEC, ubicada debajo de las celulas epiteliales, alrededor de celulas musculares, adiposas y Schwann, y tambien rodeando capilares
        
        compuesta de laminina, colageno tipo IV, nidogeno (glucoproteina), perlecano (proteoglicano), e integrinas con funcion de anclaje
        
        funciones clave
        
        soporte estructural: actua como base mecanica de anclaje, transmite tensiones de traccion entre celula <-> MEC, evita el desplazamiento de la celula
        
        en tejidos como el glomerulo renal, filtra el plasma sanguineo, permite el paso de moleculas pequeñas e impide el paso de moleculas grandes o cargadas negativamente
        
        funcion de señalizacion, la laminina y proteoglicanes pueden unirse a factores de crecimiento y alterar su proliferacion y liberacion a la celula
        
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  - - - ocurren en adhesiones focales, mediadas por integrinas, conectando ademas la fibronectina o colageno con la actina
        
        permite transmitir fuerzas mecanicas entre la celula y la MEC, ademas de actuar como sensores mecanicos (mecanotransduccion) y permiten el movimiento celular anclado a la adhesion focal
        
        Tambien ocurren por hemidesmosomas, por medio de las integrinas, se ancla a la lamina basal usando la fuerza de los filamentos intermedios (mas fuerte y estable)
        
        Son anclajes permanentes que resisten fuerzas de traccion, evita que las celulas epiteliales se desprendan del tejido conectivo, si se alteran las integrinas, se producen enfermedades donde la piel se desprende rapido
    - - Uniones estrechas, forman una barrera impermeable entre las celulas epiteliales e impiden el paso de sustancias entre celulas, manteniendo la polaridad celular y controlando el paso de solutos
        
        Uniones adherentes, mantienen adhesion mecanica conectando cadherinas (proteinas transmembrana) con filamentos de actina, asi se distribuye la tension mecanica a lo largo del epitelio y permite la coordinacion entre celulas
        
        Desmosomas: uniones puntuales que conectan filamentos intermedios de una celula con otra, usando desmoproteinas (cadherinas especializadas) capaces de resistir fuerza mecanica intensa y aportar cohesion y estabilidad al tejido (corazon, piel)
        
        Union gap (comunicantes) permiten la comunicacion directa entre celulas vecinas, formada por conexones que son canales de proteinas conexinas, permiten el paso de iones y moleculas pequeñas y señales electricas y permiten la sincronizacion de tejidos
- - - - realizar movimientos coordinados y dirigidos
        
        controlar la organizacion espacial de organelos y complejos proteicos
        
        permite comunicacion entre organelos
    - - filamentos intermedios
        
        Fibras de gran resistencia
        
        cuerdas enrolladas de 10 nm de diametro
        
        red alrededor del nucleo que se extiende al resto de la celula
        
        importantes en las celulas sujetas a tension (epiteliales) y en neuronas y celulas musculares
        
        se enrollan, primero juntando monomeros sobreenrollado y agrupandolos en forma cilindrica
        
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      - microtubulos
        
        Microtubulos (MT)
        
        esenciales en la mitosis
        
        esenciales en mantencion de la forma celular y transporte interno
        
        esenciales en el movimiento de los cilios y flagelos
        
        transportan vesiculas y organizan organelos en la celula
        
        tienen forma de cilindro, donde la parte interior se llama lumen
        
        tambien se polimeriza, empezando desde una base (nucleacion)
        
        luego se alarga promoviendo la incorporacion de tubulina
        
        hasta llegar a su estado estacionario, donde entran y salen proteinas de tubulinas, manteniendo su largo
        
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        esta base se le llama complejo anillo de gamma-tubulina, en el centrosoma
        
        ademas de un extremo mas y extremo menos
        
        Proteinas motoras
        
        las quinesinas y dineinas tienen la funcion de transportar vesiculas, organulos, proteinas y ARN dentro de la celula
        
        ambas hidrolizan ATP para conseguir energia
        
        utilizan los microtubulos como "autopistas" de transporte
        
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      - microfilamentos o filamentos de actina
        
        Grosor
        
        microtubulos mas grueso que filamentos intermedios, que es mas grueso que microfilamentos
        
        los mas dinamicos son los microfilamentos, luego los microtubulos y el menos dinamica son los filamentos intermedios
        
        Da fuerza mecanica a la superficie celular
        
        le da resistencia y soporte a la membrana, permitiendo que se mantenga su forma y no se rompa
        
        generan una red abajo de la membrana, corteza celular
        
        Permite el cambio de forma celular
        
        los microfilamentos son muy dinamicos, crecen y se acortan muy rapido, permite que la celula se deforme, se divida o forme prolongaciones, fundamental para la citocinesis (division celular)
        
        Permite movimiento
        
        gracias a su interaccion con la miosina, generan movimiento en estructuras internas o en el movimiento de la misma celula
        
        en celulas musculares generan contracciones musculares
        
        Mantiene polaridad en la celula
        
        la actina se distribuye asimetricamente, generando lugares donde hay mas microfilamento que en otros, definiendo extremos en la celula, llamado polaridad
        
        Filamento y monomero tienen un extremo mas y extremo menos
        
        los microfilamentos se generan mediante la polimerizacion de monomeros de actina
        
        el extremo menos crece mas lentamente que el extremo mas
        
        la polimerizacion depende de la formacion de un nucleo de actina
        
        en su estado de equilibrio, se despolimeriza y polimeriza de ambos extremos, de manera mas fuerte en el extremo mas
        
        generando un avance (movimiento) con un largo constante, al despolimerizarse con mas fuerza en el extremo menos, y polimerizandose mas fuerte en el extremo mas
        
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        proteinas relacionadas
        
        cofilina
        
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        profilina
        
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        ARP 2/3
        
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        ensambles de filamentos
        
        Filopodios
        
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        Corteza celular
        
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        fibras de estres
        
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- - - - Suelen ubicarse en sitios de alto consumo de energia (alto uso de ATP)
        
        por ejemplo, en el musculo suelen ubicarse entre las miofibrillas, que usan ATP para contraerse
        
        asi minimiza el tiempo de difusion de ATP, optimizando la eficiencia
      - Metabolismo mitocondrial
        
        empieza desde la glicolisis (ruptura de la molecula de glucosa) generando piruvato, el cual entra a la matriz mitocondrial a la vez que entran tambien acidos grasos
        
        el piruvato y los acidos grasos se convierten en Acetyl Coa el cual se degrada en el ciclo de krebs, generando moleculas de NADH, FADH2, tambien generando CO2 y ATP como sub-producto
        
        la conversion de piruvato tambien genera NADH como sub-producto
        
        el NADH y FADH2 son procesados por enzimas en la membrana interior, gracias a reacciones redox, creando ecuacion (1) y (2)
        
        (1) NADH -> NAD(+) + 2e(-) + H(+) (2) FADH2 -> FAD + 2e(-) + 2H(+)
        
        la oxidacion de NADH, expulsa H+ al medio intermembranal, los electrones recorren la cadena de transporte de electrones (CTE) liberando mas H+ (el FADH2 no libera H+)
        
        luego moleculas de oxigeno aceptan los electrones, en una reaccion de reduccion 2H(+) + 1/2 O2 + 2e(-) -> H2O
        
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        La CTE es una ruta compuesta de 4 complejos, donde cada transferencia electronica es energeticamente favorable ΔG < 0, bombeando protones al medio intermembranal
        
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      - capas
        
        exterior
        
        membrana exterior
        
        intermedio
        
        espacio intermembranal
        
        interior
        
        membrana interior
        
        procesos interiores
        
        matriz mitocondrial
      - Destinacion de Proteinas
        
        a pesar de que la mitocondria tenga su propio ADN, la gran mayoria de sus proteinas se codifican en el nucleo y se sintetizan en el citosol
        
        estas proteinas poseen regiones que contribuyen al parche de señal (el cual es una region tridimensional que define su destino)
        
        estas regiones son ricas en residuos basicos no polares
        
        mecanismo de importacion de proteinas mitocondriales
        
        el peptido señal o el parche señal es reconocido por los receptores en un complejo TOM y se acoplan
        
        luego el complejo TOM se ubica adyacente a un complejo TIM23 y la proteina empieza a cruzar la membrana exterior de la mitocondria por el canal de traslocacion en el complejo TOM, dirigiendose al canal de traslocacion del complejo TIM23 para entrar a la matriz mitocondrial
        
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      - Dinamica Mitocondrial
        
        las mitocondrias se fusionan y dividen constantemente
        
        ciclo fusion fision mitocondrial
        
        funciones
        
        mitofagia
        
        eliminacion de mitocondrias dañadas o disfuncionales
        
        distribucion de ADN mitocondrial (fusion)
        
        se comparten genomas sanos, y se dividen si hay sectores disfuncionales para la mitofagia
        
        defensa contra el envejecimiento
        
        señal de apoptosis
        
        la division de mitocondrias puede indicar que una empiece a liberar proteinas citocromo c
        
        señal celular de apoptosis
        
        adaptacion de necesidades metabolicas
        
        distribucion y herencia
        
        se puede dividir para distribuirse por la celula o incluso en un proceso de herencia (division celular)
        
        se mueven a lo largo de la celula mediante microtubulos y quinesinas y dineinas (usando energia obviamente)
        
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      - enfermedades mitocondriales y su genoma
        
        Teoria endosimbiotica
        
        las mitocondrias y cloroplastos derivan de una bacteria aerobica que fue fagocitada por una celula eucariota primitiva
        
        evidencias
        
        poseen su propio ADN circular, geneticamente diferente al ADN nuclear pero comparte similitudes con el de las bacterias
        
        doble membrana: concorde con la fagocitosis, la membrana interior es la original de la bacteria, y la exterior de la membrana extraña eucarionte que la envolvio
        
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- - - - degradacion
      - reciclaje
      - movimiento
      - señalizacion
      - nutricion
    - - ya que se aisla por densidad, al ser un organelo rodeado de membrana conteniendo aprox. 60 enzimas pesadas (proteasas, nucleasas, glicosidasas, lipasas, fosfolipasas, fosfotasas y sulfatasas) y un pH menor al medio extra-lisosomal
    - - propiedades: son mas acidas que el citosol (pH 5.0 vs pH 7.2) y se mantiene acido gracias a una bomba de protones en la membrana lisosomal que usa ATP.
        
        las proteinas estan altamente glicosiladas para protegerlas de la acidez
    - - materia extracelular (frecuentemente llamada sustrato) entra por endocitosis transportandose por vesiculas endociticas
        
        estas vesiculas se fusionan formando un endosoma temprano
        
        el endosoma temprano empieza a comunicarse con el Trans golgi network (TGN) intercambiando activamente proteinas, a la vez que genera vesiculas internas transformandose en un cuerpo multivesicular y endosoma tardio mas tarde
        
        al acumular suficientes hidrolasas y las bombas de protones logran generar un ambiente acido, este madura en un lisosoma funcional capaz de degradar el sustrato
        
        al finalizar, el lisosoma puede reutilizarse, volver a fusionarse con un endosoma para utilizar sus proteinas y enzimas lisosomales, se puede fagocitar por autofagia, o se vuelve residuo
        
        se puede fusionar con un endosoma creando un endolisosoma, el cual degrada lo que se encuentra en el endosoma que se unio, y luego repite las posibilidades que puede ocurrir luego de la degradacion
        
        recibe enzimas hidrolasas lisosomales marcadas con M6P, bombas de protones y proteinas de membrana lisosomal
        
        la via clasica de destinacion de proteinas lisosomales es la M6P
        
        posterior a la sintesis en el RE, la proteina es modificada en el golgi de modo que quede con un grupo Manosa-6-Fosfato (M6P)
        
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        vias alternativas es por adaptadores de vesicula AP1 y GGA que tambien leen partes de M6P
        
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    - - pinocitosis
        
        es el proceso donde la celula ingiere liquido extracelular de forma continua y no selectiva
        
        funciona para reciclar membrana, regular el volumen de la superficie celular, e incorporar nutrientes solubles, ademas de no ser dependiente de un ligando, por lo tanto no es selectivo y generan vesiculas pinociticas (100 nm)
        
        asi la membrana se mantiene funcional y saludable
      - Fagocitosis
        
        forma especial de endocitosis donde particulas grandes mayores a 250 nm son ingeridos en vesiculas grandes llamadas fagosomas
        
        microorganismos y celulas muertas por ejemplo
        
        macrofagos, celulas dendriticas, y neutrofilos realizan fagocitosis
        
        una bacteria es fagocitada por ejemplo, recibiendo la señal de anticuerpos por la membrana de una de estas celulas
        
        y una celula puede ser fagocitada reconociendo la señal fosfofatidilserina
        
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      - Endocitosis mediada por receptor
        
        receptores de membrana se unen a un ligando, el cual indica el reclutamiento de una cubierta de clatrina, generando el endosoma que luego se transporta por el transporte mediado por microtubulos
      - Autofagia
        
        mecanismo homeoestatico (mantiene estable las condiciones internas de la celula) intracelular que funciona para degradar componentes citoplasmaticos en el lisosoma
        
        ocurre siempre, en condiciones normales sirve para remover proteinas y organelos dañados para evitar daños en la celula, manteniendo la homeostasis celular
        
        bajo condiciones de estres (bajo oxigeno, inanicion o factores de creicimiento), promueve la degradacion de moleculas intracelulares para alimentar a la celula
        
        es importante para la diferenciacion celular las respuestas adaptativas al estres ya que generan mas de un organelo que otro, priorizando lo importante para la supervivencia
        
        defectos se asocian a enfermedades infecciosas, neurodegeneracion y cancer
        
        EXISTEN 3 TIPOS DE AUTOFAGIA
        
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        autofagia selectiva
        
        se selecciona un cargo especifico para el autofagosoma, como un organelo no funcional o agregados proteicos, o incluso la destruccion de microorganismos invasores
        
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        autofagia no selectiva
        
        se secuestra una parte del citoplasma para generar nutrientes en estado de estres