Regulación genética

Regulación genética: reacciones que realiza la célula para controlar y regular la expresión de los genes.

Con esto se puede determinar cuáles son las proteínas que se van a sintetizar, cuántas se van a producir y cuándo se van a dejar de producir, lo que sirve para que no se desperdicie energía.

Tipos de regulación

• Sistemas constitutivos: son necesarios continuamente por la célula para cumplir funciones vitales (metabolismo).
  • Genes: constitutivos.
  • Enzimas: sistemas enzimáticos constitutivos.
• Sistemas adaptativos: se realizan en momentos determinados; es un proceso más controlado.
  • Genes: adaptativos.
  • Enzimas: sistemas enzimáticos adaptativos.
• Sistemas inducibles: cuando el sustrato controla la producción enzimática; cuando el efecto lo realiza el sustrato se habla de inducción positiva. El inductor es el que desencadena la síntesis de la enzima.
• Sistemas represibles: cuando el producto final de la reacción que cataliza la enzima regula la síntesis de la misma. La inducción negativa es cuando el efecto lo produce el producto de la reacción. El corepresor es aquel que impide la síntesis de la enzima.

Controles

• Positivo: cuando el producto del gen regulador actúa como activador y aumenta la expresión de los genes.
• Negativo: cuando el producto del gen regulador actúa como represor y reprime la expresión de los genes.

Operón

Operón: es un grupo de genes estructurales cuya expresión está controlada por reguladores y por elementos de control como el operador y el promotor.

Elementos del operón:

• Gen regulador (i): gen que codifica la proteína reguladora que reconoce la región del operador.
• Promotor (P): secuencia de ADN reconocida por la ARN polimerasa para comenzar la transcripción.
• Operador (o): secuencia de ADN reconocida por la proteína reguladora codificada por el gen regulador.
• Genes estructurales: se encargan de llevar la información para sintetizar polipéptidos; son genes con expresión regulada.
• Inductor: molécula que induce la expresión de los genes, incrementándola o disminuyéndola según el caso.

Respiración celular

Respiración celular: se realiza en la mitocondria; sus etapas son:

• Glucólisis: la glucosa se desdobla y produce dos piruvatos, generando NADH y ATP.
• Reacción preparatoria: el ácido pirúvico entra en la mitocondria y se oxida; se forma NADH y CO2.
• Ciclo de Krebs: reacciones de oxidación que ocurren en la matriz mitocondrial que producen NADH y FADH2. Se generan dos moléculas de ATP por cada molécula de glucosa (directamente en el ciclo), además de los equivalentes reducidos que alimentan la cadena de transporte electrónico.

División celular y ciclo celular

División celular: proceso que usan las células para reproducirse. Sus etapas conforman el ciclo celular. Tiene dos grandes fases: la interfase (aproximadamente el 90% del proceso) y la fase de división celular.

Etapas del ciclo celular

• G0: las células se mantienen en latencia o estado quiescente.
• G1: preparación para la síntesis (crecimiento y preparación para la replicación).
• S: síntesis del ADN (replicación del material genético).
• G2: preparación final para la división celular (verificación y reparación del ADN).
• M: etapa mitótica (división nuclear y celular).

Mitosis

• Interfase: duplicación de los cromosomas (precede a la mitosis y a la meiosis).
• Profase: los cromosomas se condensan; los centriolos se desplazan a los polos y se forma el huso mitótico; aparecen cromátidas hermanas.
• Prometafase: el huso mitótico se une a los cromosomas por sus centrómeros; la envoltura nuclear comienza a desaparecer y se inicia el movimiento cromosómico.
• Metafase: los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula (placa metafásica).
• Anafase: por acción del huso mitótico se separan las cromátidas hermanas y cada una se dirige a un polo opuesto.
• Telofase: se reconstituye la envoltura nuclear, los cromosomas comienzan a descondensarse y suele aparecer una invaginación en el ecuador de la célula.
• Citocinesis: separación física del citoplasma que da lugar a dos células hijas con su propio núcleo.

Meiosis

En la mitosis se obtienen células con la misma carga e identificación genética; en la meiosis se producen células con la mitad de la información genética (gametos).

• Interfase I: similar a la interfase de la mitosis (duplicación del ADN).
• Profase I: se forma el huso meiótico y se producen tétradas o sinapsis entre cromosomas homólogos, permitiendo el entrecruzamiento (crossing-over).
• Metafase I: los pares de cromosomas homólogos se alinean en la placa metafásica.
• Anafase I: los cromosomas homólogos (cada uno formado por sus cromátidas hermanas) se separan hacia polos opuestos.
• Telofase I: estrangulamiento de la célula en el ecuador y comienzo de la formación de la envoltura nuclear.
• Citocinesis: al finalizar se forman dos células hijas con la mitad de la información genética (n).
• Meiosis II: sus etapas son equivalentes a las de una mitosis: separación de cromátidas hermanas y formación final de gametos.

Gametogénesis

• Espermatogénesis: formación de los gametos masculinos (espermatozoides).
• Ovogénesis: formación de los gametos femeninos (óvulos).

Fecundación y segmentación

Fecundación: el óvulo abandona el ovario con células foliculares que forman una barrera entre el óvulo y los espermatozoides. Cientos de espermatozoides llegan y comienzan a liberar enzimas hidrolíticas debilitando esas barreras; al penetrar el primer espermatozoide, dichas barreras se fortalecen y los demás espermatozoides no pueden pasar.

Segmentación

Durante la segmentación se repiten las etapas S y M; la síntesis de proteínas es escasa o nula en etapas tempranas. La célula se divide en blastómeros. Posteriormente se forma la mórula, que luego dará lugar a la blástula, una esfera hueca de células.

Desarrollo embrionario

Etapas celulares principales:

• División: las células se dividen tantas veces hasta formar una masa de células de tamaño uniforme llamada mórula.
• Blástula: esfera hueca de células.

Primera semana

La división continúa hasta que el embrión llega al útero. Se forma la mórula y luego los blastómeros; la capa externa tiene la función de proporcionar nutrientes al embrión.

Segunda semana

Implantación en la pared del útero. Debido a la actividad del trofoblasto no se produce la menstruación. La masa celular interna se separa del trofoblasto y se forman dos membranas extraembrionarias: el saco vitelino (donde aparecen las primeras células sanguíneas) y el disco embrionario (que dará forma al embrión).

Gastrulación

Se produce la gastrulación, que forma tres capas germinales: endodermo, ectodermo y mesodermo.

Tercera semana

Se desarrolla el sistema nervioso; posteriormente comienzan a formarse el cerebro y la médula espinal, y se inicia la formación del corazón.

Cuarta y quinta semana

Se forma el seno de la placenta, el cordón umbilical y aparecen brotes a cada lado del embrión (precursor de brazos y piernas); comienzan a evidenciarse ojos y nariz.

Sexta a octava semana

El feto adquiere la fisiología humana básica. Al final de este periodo el feto alcanza aproximadamente 38 mm y los sistemas principales comienzan a establecerse.