mitosis y meiosis. Significado biológico, s
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1. 2. 3. 4. El núcleo La reproducción celular El ciclo celular División celular: mitosis y meiosis. Significado biológico, semejanzas y diferencias de estos procesos 5. División del citoplasma 6. Ciclos biológicos 1. El núcleo Es el centro de control de la célula eucariota, ya contiene la mayoría del ADN celular y, por tanto, la información genética para casi todas las funciones celulares. En las células animales, el núcleo suele ser aproximadamente esférico, con un diámetro entre 4 y 6 m. En las células vegetales, aunque el tamaño es similar, el núcleo suele presentar una forma más irregular, debida a la presión que ejercen las vacuolas, que tienden a deformarlo. En el núcleo hay normalmente varias moléculas de ADN de diversos tamaños. Este número es variable para cada especie y cada molécula formará un cromosoma durante la división celular. Este ADN como se ha estudiado se encuentra unido a proteínas, formando la cromatina. También en el núcleo se encuentra una cantidad variable de ARN. El núcleo se encuentra separado del citoplasma por la envoltura nuclear, que es una doble membrana. Esta se prolonga con el retículo endoplasmático. En algunas zonas las dos membranas se fusionan, dando lugar a unos orificios que comunican el núcleo con el citoplasma, denominados poros nucleares. Estos poros no son simples aberturas en la membrana, sino que poseen una compleja estructura de ojal, en la que participan las nucleoporinas y otras proteínas. En la parte central existe un canal que permite la comunicación, pero no de forma indiscriminada, ya que los componentes del canal reconocen las moléculas que pueden atravesarlo. Por ejemplo: la caperuza de ARNm, es la señal que le permite salir del núcleo. El medio interno nuclear se denomina nucleoplasma. En él se encuentran el ADN en forma de cromatina, ARN y proteínas. La matriz nuclear, es un entramado de proteínas, más o menos análogo al citoesqueleto. Parte de ésta forma la lámina nuclear, formada por proteínas filamentosas, que se encuentran con la membrana interna del núcleo. En el nucleolo se concentran los genes ribosomales, es decir, los que codifican para el ARNr. El ADN correspondiente a estos genes contiene una región, deominada organizador nucleolar, que permite la reunión de todos los genes ribosomales, aunque estén dispersos en varios cromosomas. Durante la interfase, la cromatina adopta la forma de filamento de nucleosomas o filamento de 30 nm. Hay dos tipos de cormatina: una más condensada, la heterocromatina, que es inactiva transcripcionalmente, y otra laxa, la eucromatina, que se transcribe activamente. A su vez se pueden distinguir dos tipos de heterocromatina, la constitutiva, que no tiene información genética y la facultativa que varía en los distintos tipos celulares de un organismo, y contiene genes que no se expresan y tienen que ver con la especialización celular. Cuando la célula va a dividirse, la cromatina se condensa para formar los cromosomas. A lo largo de todo este proceso, los cromosomas se acortan y engruesan, con lo que finalmente se hacen visibles al microscopio òptico, en forma de filamentos que poseen una estructura característica. En un cromosoma pueden distinguirse las siguientes partes: El centrómero, que es un estrechamiento que divide al cromosoma en dos brazos, que pueden ser iguales o no. El cinetocoro, situado a lado del centrómero y pèrmite la unión con los microtúbulos del huso acromático. Los telómeros que son los extremos del cromosoma y están formados por secuencias de ADN muy repetitivas. Están relacionados con el número de veces que una célula puede dividirse. Dado que antes de dividirse, una célula duplica su material genético, cuando se observan los cromosomas, cada uno está formado por dos cromátidas hermanas idénticas unidas por sus centrómeros. Según la posición del centrómero se diferencian los siguientes tipos de cromosomas: Metacéntrico Submetacéntrico Acrocéntrico Telocéntrico Cuando los cromosomas se tiñen con colorante especiales, que distinguen el ADN rico en GC y en AT, se observan una serie de bandas. Cada cromosoma presenta un bandeado diferente, que permite identificarlo. Se llama cariotipo al número, tamaño y forma de los cromosomas metafísicos de un determinado organismo. A la derecha se representa el cariotipo de un hombre. 2. La reproducción celular. La reproducción celular es la función mediante la cual una célula se divide para obtener 2 ó más células hijas. Este proceso puede ser causado por los siguientes factores: Aumento del tamaño del citoplasma en relación con el tamaño del núcleo. Cuando las necrohormonas informan de la rotura de células próximas. Aparición de diversas sustancias químicas externas. 3. El ciclo celular. El ciclo vital de una célula se puede dividir en las siguientes etapas: G1 – Crecimiento celular S --- Duplicación del ADN G2 – Periodo premitótico M – División celular (Del núcleo y del citoplasma). Cuando las células se especializan y pierden la capacidad de dividirse se dice que entran en la epata G0. Las fases G1, S y G2 reciben el nombre de INTERFASE y ocupa el 90% de la vida de la célula. 4. División celular: mitosis y meiosis. Significado biológico, semejanzas y diferencias de estos procesos A. MITOSIS A partir de una célula con “2n” cromosomas (Diploides), se obtienen 2 células hijas con el mismo número de cromosomas. Se divide en cuatro fases: PROFASE: Desaparece el nucleolo. Se hacen visibles los cromosomas que poseen 2 cromátidas. Desaparece la envoltura nuclear. Se duplican los centriolos y se desplazan hacia dos polos opuestos de la célula, formando el huso acromático. METAFASE: Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial. Están unidos al huso acromático por el centrómero. ANAFASE: Las cromátidas de cada cromosoma se separan y se dirigen a polos opuestos de la célula, arrastradas por los microtúbulos del huso. Cada cromátida pasa a ser un futuro cromosoma de las células hijas. TELOFASE: Estos cromosomas hijos llegan a los polos y dejan de ser visibles (desespiralización), pasando a forma de cromatina. Se forman las nuevas envolturas nucleares. El huso acromático desaparece Posteriormente se produce la división del citoplasma dando origen a las dos células hijas. B. MEIOSIS A partir de una célula con “2n” cromosomas (Diploides), se obtienen 4 células con “n” cromosomas (Haploides), denominadas gametos. Se divide en las siguientes fases: 1ª División meiótica. PROFASE I: Desaparece el nucleolo. Los cromosomas se hacen visibles. Los homólogos (cromosomas que llevan la información genética para los mismos caracteres y que provienen uno del padre y otro de la madre) se unen longitudinalmente. Este proceso se denomina sinapsis. Al unirse los cromosomas homólogos aparece una estructura nueva denominada Tétrada o Bivalente, que representa a un cromosoma con 4 cromátidas. Entre las cromátidas se observan unos puntos de unión denominados quiasmas, que indican el intercambio genético entre las dos cromátidas. Desaparece la envoltura nuclear. Los centriolos se duplican y se dirigen a polos opuestos de la célula. METAFASE I: Las tétradas o bivalentes se sitúan en el plano ecuatorial. ANAFASE I: Cada uno de los cromosomas homólogos se dirigen a polos opuestos de la célula, arrastrados por los microtúbulos del huso. TELOFASE I: Los cromosomas se agrupan en los polos. Se produce la primera división citoplasmática dando origen a dos células hijas haploides, ya que sólo tienen un juego de cromosomas, aunque estos tengan dos cromátidas. Puede formarse la envoltura nuclear y descondensarse los cromosomas, quedando en reposo hasta la segunda división meiótica. 2ª División meiótica. (Lo realizan las 2 células obtenidas en la 1ª división). PROFASE II: Desaparece la envoltura nuclear. Se duplican los centriolos y se forma el huso acromático. Si los cromosomas se descondensaron, ahora vuelven a condensarse y ser visibles. METAFASE II: Los cromosomas se colocan en el plano ecuatorial unidos al huso por el centrómero. ANAFASE II: Se separan las dos cromátidas dirigiéndose a polos opuestos de la célula. Cada cromátida pasará a ser un cromosoma de las células hijas. TELOFASE II: Se forman las envolturas nucleares, los cromosomas se desespiralizan. Se produce segunda la división del citoplasma. C. Significado biológico, semejanzas y diferencias de estos procesos. La MITOSIS es un proceso que utilizan los organismos unicelulares para aumentar su número en seres idénticos y las células somáticas (no reproductoras) de los organismos pluricelulares para aumentar su tamaño. Se mantiene toda la información genética. Aunque las células obtenidas en principio son idénticas, en el proceso de especialización celular pueden llegar a ser muy diferentes morfológicamente y funcionalmente. La MEIOSIS es un proceso utilizado para producir las células reproductoras o gametos, que serán utilizados en la reproducción sexual de los organismos pluricelulares. Este proceso permite que en la reproducción sexual no se duplique el número de cromosomas en la siguiente generación. Además en la profase I se produce intercambio genético entre los cromosomas homólogos, y de esta forma que en los gametos exista mezcla de caracteres paternos y maternos. De esta forma se produce variabilidad en la descendencia y se favorece el proceso de evolución de los seres vivos. Las semejanzas entre ambos procesos son las siguientes: Son divisiones del material del núcleo. A partir de una célula madre se obtienen varias células hijas. El total del material genético que interviene es el mismo. La envoltura nuclear desaparece. El movimiento y situación de los cromosomas es el mismo en cada una de las fases. Las diferencias se relacionan en forma de tabla: MITOSIS MEIOSIS Se originan 2 células Se originan 4 células Células idénticas a la célula madre Diferentes, denominadas gametos No intercambio genético Se produce intercambio genético. Igual número de cromosomas en las La mitad células hijas Se produce en las células somáticas En los órganos que originan las células reproductoras (las gónadas) Una sola división 2 divisiones sucesivas Las células hijas son iguales Los ganemos tienen diferente información genética entre sí No aparecen tétradas o bivalentes Si aparecen. En cada fase el tipo y número de cromosomas son distintos 5. División del citoplasma Después de la división nuclear, se produce la división del citoplasma que puede realizarse mediante los siguientes procesos: Bipartición: A partir de una célula madre se obtienen dos células hijas idénticas. Se produce por estrangulación en células animales y por tabicación en vegetales. Pluripartición: A partir de una célula madre se obtienen más de dos células hijas, todas del mismo tamaño. Gemación: En la célula madre aparece un abultamiento llamado yema, a donde se dirige uno de los núcleos. Se formará una célula más pequeña que la célula madre. Esporulación: La célula madre se rodea de una cubierta (enquistamiento). En su interior se divide el núcleo varias veces y cada uno se rodea de membrana y cubierta, formando las esporas. Cuando se rompe la cubierta externa, salen las esporas que germinarán en un medio favorable. 6. Ciclos biológicos. Según el momento en el cual se produce la meiosis dentro del ciclo vital de los organismos con reproducción sexual, se pueden distinguir 3 tipos de ciclos biológicos distintos: 1. Ciclo DIPLONTE. La meiosis se produce durante la gametogénesis, formándose gametos haploides. Estos gametos durante la fecundación darán lugar a un cigoto diploide, del que se origina un adulto diploide. Se da en el hombre, casi todos los animales, en protozoos y en algunas algas y hongos. DIPLONTE (MEIOSIS EN GAMETOGÉNESIS) GAMETOS 2N GAMETOGÉNESIS ADULTO DIPLOIDE (POR MEIOSIS) N + N FECUNDACIÓN CIGOTO 2N (MITOSIS) 2N ADULTO DIPLOIDE 2. Ciclo HAPLOTE. La meiosis tiene lugar en el cigoto, formándose un adulto haploide, que forma gametos por mitosis. En la fecundación se origina un cigoto diploide que sufrirá la meiosis. Se da en algunas algas y hongos. HAPLONTE (MEIOSIS EN CIGOTO) GAMETOS N GAMETOGÉNESIS (POR MITOSIS) ADULTO HAPLOIDE N + N CIGOTO FECUNDACIÓN 2N N (MEIOSIS) ADULTO HAPLOIDE 3. Ciclo HAPLODIPLONTE. Se produce una meiosis esporogénica, en un organismo diploide denominado Esporofito. Las esporas al desarrollarse producen un organismo haploide denominado Gametofito que forma gametos por mitosis. En la fecundación se forma el cigoto diploide que dará lugar al Esporofito. Se da en musgo y helechos. HAPLODIPLONTE (MEIOSIS ESPOROGÉNICA) GAMETOFITO ESPORA MEIOSIS N ESPOROGÉNICA N (MITOSIS) GAMETOGÉNESIS ADULTO (POR MITOSIS) DIPLOIDE (ESPOROFITO) 2N GAMETOS N + N FECUNDACIÓN 2N ADULTO DIPLOIDE (ESPOROFITO)
