Tema VIII: División Celular - Ciencias Biológicas 3° Año

República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación
U.E. Colegio “Santo Tomás de Villanueva”
Departamento de Ciencias
Cátedra: Ciencias Biológicas
3° Año
Tema VIII:
División Celular
Prof. Luis E. Aguilar R.
Ciclo Celular


Conjunto de
actividades de
crecimiento y
división celular
Consta de dos
fases principales:
interfase y
mitosis.
Ciclo celular
3
Tema 2: Mitosis y meiosis
Fases del ciclo celular
Fase G1
Actividad bioquímica
intensa. Activa síntesis de
proteínas.
La célula aumenta el
tamaño y número de sus
enzimas, ribosomas, etc.
Algunas estructuras son
sintetizadas desde cero
(microtúbulos y filamentos,
formados por proteínas).
Las estructuras
membranosas (lisosomas,
vacuolas, etc.) derivan del
R.E., que se renueva y
aumenta su tamaño por la
síntesis de lípidos y
proteínas.
Se replican mitocondrias y
cloroplastos.
Sub Fase G0
Esta etapa sólo se
genera en células
que permanecen
latentes durante un
período de tiempo
determinado, por
ejemplo: neuronas,
glóbulos rojos, etc.
Fase S
Fase G2
Ocurre la duplicación
del ADN y de las
histonas y proteínas
asociadas al mismo.
Ocurren los
preparativos finales
para la división celular.
Es un proceso
anabólico.
Los cromosomas recién
duplicados comienzan
a enrollarse y
condensarse en forma
compacta.
La duplicación del par
de centríolos se
completa.
La célula comienza a
ensamblar las
estructuras requeridas
para la etapa de
división celular.
PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR
CONTROL DE LA
METAFASE
Maquinaria de
replicación del DNA
¿Se ha producido daño en el
DNA?
Entorno
¿Se ha replicado todo el DNA?
¿Es el entorno favorable?
¿Tiene la célula el
tamaño adecuado?
Crecimiento
celular
Maquinaria de la
mitosis
CONTROL DE LA
FASE G2
¡COMENZAR
MITOSIS!
¿Están todos los cromosomas
alineados en el huso?
¿Se ha producido daño en el
DNA?
¡FINALIZAR
MITOSIS!
CONTROL DE LA
FASE G1
CONTROL DE LA
FASE S
¡CONTINUAR LA
SÍNTESIS DE
DNA!
¿Se ha producido daño en el
DNA?
¡ENTRAR EN
CICLO!
¿Tiene la célula el tamaño
adecuado?
¿Es el entorno favorable?
¿Se ha producido daño en el
DNA?
Crecimiento
celular
Entorno
Número de cromosomas (2n) de
algunas especies
Especie
Ser humano (Homo sapiens)
Guisante (Pisum sativum)
Mosca fruta (Drosophila melanogaster)
Ratón doméstico (Mus musculus)
Lombriz intestinal (Ascaris)
Paloma (Columba livia)
Boa constrictor (Constrictor constrictor)
Grillo (Gryllus domesticus)
Azucena de trompeta (Lilium longiflorum)
Helecho indio (Ophioglossum reticulatum)
7
2n
46
14
8
40
2
80
36
22
24
1260
Tema 2: Mitosis y meiosis
Cada cromosoma consiste de dos cromátidas que
se mantienen unidas por un centrómero.
MUERTE CELULAR
Se puede dar de dos formas: Necrosis y apoptosis
Necrosis:
• Se produce cuando la célula sufre un daño
grave.
• Comprende un estado irreversible de la célula.
No se puede mantener la integridad de la
membrana plasmática y hay un escape de
elementos citoplasmáticos, desnaturalización
de las proteínas por autólisis o proveniente de
enzimas líticas de leucocitos vecinos, ya que la
necrosis atrae los componentes de la
inflamación.
• Todos estos cambios condenan a la célula a
perder su función específica, y quedan restos
celulares que serán fagocitados por los
macrófagos.
MUERTE CELULAR
La apoptosis es una forma de
muerte celular, que está regulada
genéticamente.
Es parte integral del desarrollo de los
tejidos tanto de plantas como de animales
pluricelulares.
Cuando una célula muere por apoptosis,
empaqueta su contenido citoplasmático, lo
que evita que se produzca la respuesta
inflamatoria característica de la muerte
accidental o necrosis.
La apoptosis se puede producir en dos momentos:
Durante el desarrollo embrionario: en este
momento su función es eliminar las células
innecesarias (como el tejido interdigital en
la formación de los dedos)
En un individuo adulto: para el recambio
y renovación de tejidos, o la
destrucción de la células que pueden
presentar una amenaza para el
organismo.
La apoptosis implica varios cambios en la célula:
La célula se arruga por la
deshidratación.
El núcleo se fragmenta y
la célula queda reducida
a cuerpos apoptóticos.
Los cuerpos apoptóticos
son ingeridos por otras
células
o
por
los
macrófagos.
Cuando las células reciben la señal del inicio de apoptosis se suicidan
fabricando una serie de proteínas letales como pueden ser:
- Endonucleasas; que fragmentan el ADN
- Hidrolasas y proteasas: que atacan al entramado celular.
NECROSIS
APOPTOSIS
Características morfológicas
• Pérdida de la integridad de membrana
• Floculación de la cromatina
• Dilatación de la célula y lísis
•No hay formación de vesículas, lisis completa
• Desintegración (dilatación) de orgánulos
•Deformación de la membrana, sin pérdida de
integridad
•Agregación de la cromatina en la membrana nuclear
interna
•Condensación y/o reducción celular
•Formación de vesículas limitadas por membrana
(cuerpos apoptóticos)
•No hay desintegración de orgánulos y permanecen
intactos
Características bioquímicas
•Pérdida de la regulación de la homeostasis iónica
•No requiere energía (proceso pasivo, también sucede
a 4ºC)
•Digestión del DNA al azar (patrón en mancha del DNA
después de electroforesis en gel de agarosa)
•Fragmentación postlítica del DNA (último evento de
muerte celular)
• Proceso muy regulado, que implica pasos
enzimáticos y de activación
• Requiere energía (ATP) (proceso activo, no sucede a
4ºC)
•Fragmentación del DNA en mono- y
oligonucleosomas, no al azar (patrón en escalera
después de electroforesis en gel de agarosa)
• Fragmentación prelítica del DNA (primer evento de
muerte celular)
Significado fisiológico
•Muerte de grupos de células
•Originada por estímulos no fisiológicos
•Fagocitosis por macrófagos
•Respuesta inflamatoria significativa
• Muerte de células individuales
•Inducida por estímulos fisiológicos
•Fagocitosis por células adyacentes o macrófagos
•Respuesta no inflamatoria
Mitosis
Mitosis




Es la división del núcleo celular (fase M del ciclo celular).
Proceso exclusivo de eucariotas.
Se obtienen 2 células hijas, idénticas entre ellas y a la
célula madre
Significado biológico:
o
o

Se mantiene el número de cromosomas.
Se mantiene la información genética.
Fases:
o
o
o
o
Profase y prometafase (profase tardía)
Metafase
Anafase
Telofase
Cromosoma metafásico
formado por dos
cromátidas hermanas: DNA
duplicado
El cromosoma
en las células hijas tras
la segregación
Tema 2: Mitosis y meiosis
16
Mitosis
Interfase
Anafase
17
Profase
Metafase
Telofase
Etapas de la mitosis
Tema 2: Mitosis y meiosis
Profase






Condensación de la cromatina
(se hacen visibles los
cromosomas(1).
Desaparece la membrana
nuclear y el nucléolo (2).
El centrosoma ya esta duplicado
(3).
Migración de centriolos hacia los
polos (en células animales) (4).
Se forma de huso mitótico (5).
Formación de cinetocoros a
ambos lados del centómero (6)
18
Metafase





Máximo grado de
condensación en los
cromosomas
Formación completa de huso
acromático.
Cromosomas en plano
ecuatorial empujados por
microtúbulos cinetocóricos (1)
Centrómeros perpendiculares
a los centriolos.
Las cromátidas se orientan
hacia los polos de la célula
19
Anafase




Las cromátidas se separan.
Son arrastradas por los
microtúbulos cinetocóricos
(despolimerización).
Se alargan los microtúbulos
polares por polimerización (se
separan más los polos del huso
acromático)
Anafase termina cuando llegan las
cromátidas a los polos.
Las cromátidas se separan y se desplazan
hacia los centriolos, al tiempo que van
desapareciendo las fibras del huso. En
este momento ya se ha repartido el
material hereditario (las cadenas de ADN)
de forma idéntica en dos partes.
20
Telofase




Los cromosomas se
desespiralizan y se
transforman en cromatina
(2)
Los nucleolos reaparecen
Aparece la membrana
nuclear (1), quedando
una célula con dos
núcleos.
Las membranas se
forman a partir del
retículo endoplásmico
21
Citocinesis





Es la separación del citoplasma para dar las dos
células hijas.
Se reparten los orgánulos de forma equitativa.
Es la última etapa de la división celular.
En las células animales se debe a un anillo contráctil
en placa ecuatorial: actina y miosina
Se forma surco de segmentación (estrangulación de la
célula)
Citocinesis en células vegetales:
•
No puede haber estrangulamiento de la célula (pared
celular)
•
Formación de Fragmoplasto
•
Unión de vesículas del aparato de Golgi.
•
Quedan uniones entre los citoplasmas vecinos
(plasmodesmos)
Comparación citocinesis animal y vegetal


La división celular en plantas ocurre
principalmente en lugares especializados
llamados
meristemos.
Las
regiones
meristemáticas son lugares de crecimiento
activo.
En células vegetales durante la telofase, se
forma una placa celular en el centro de la
célula dividiendo el citoplasma en dos partes
iguales.
Animación de la División por Mitosis
Meiosis
Meiosis

Es una secuencia de dos divisiones nucleares.

La primera división es reductora

La segunda división es ecuacional
LA MEIOSIS
•
•
•
Produce células haploides (gametos).
A partir de una célula diploide (meiocito)
se forman:
• 4 células
• Células haploides
• Células con recombinación genética
(diferentes entre sí)
Dos partes:
• Meiosis I (fase reduccional)
• Meiosis II (similar a una mitosis
convencional)
FASES DE LA MEIOSIS
DIVISIÓN MEIÓTICA I
DIVISIÓN MEIÓTICA II
1. Profase I
1.
2.
3.
4.
•
•
•
•
•
Leptoteno
Cigoteno
Paquiteno
Diploteno
Diacinesis
2. Metafase I
3. Anafase I
4. Telofase I
Profase II
Metafase II
Anafase II
Telofase II
LEPTOTENO




Los cromosomas individuales comienzan a condensar
se en filamentos largos dentro del núcleo. Se hacen
visibles.
Hay 2n cromosomas y cada cromosoma contiene 2
cromátidas (pero no se distinguen hasta el final de la
profase.
Cromosomas unidos a la membrana nuclear interna
(placas de unión) por un armazón proteico que los
recorre a lo largo del cromosoma.
A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos
pequeños engrosamientos denominados cromómeros
CIGOTENO
• Los cromosomas homólogos
comienzan a acercarse hasta
quedar apareados en toda su
longitud.
• Esto se conoce como sinapsis
(unión) y el complejo
resultante se conoce como
bivalente o tétrada.
• Los cromosomas homólogos (paterno y materno) se aparean,
asociándose así cromátidas homologas (no hermanas).
• Se forma una estructura observable solo con el microscopio
electrónico, llamada complejo sinaptonémico
Paquiteno



Se produce el
sobrecruzamiento.
Intercambio de material
genético entre cromátidas
de cromosomas
homólogos.
Consecuencia:
recombinación génica.
Diploteno


Comienza la separación de los cromosomas
homólogos.
Permanecen unidos por puntos denominados
QUIASMAS.
Diacinesis
• Máxima condensación de cromosomas.
• Las cromátidas se hacen visibles.
• Las cromátidas hermanas están unidas
por el centrómero.
• Los cromosomas homólogos están
unidos por los quiasmas (entre
cromatidas no hermanas)
• Desaparece la membrana nuclear y el
nucléolo.
• Se comienza a formar el huso
acromático.
• Se forman las fibras cinetocóricas
Metafase I
En la placa ecuatorial se sitúan las
tétradas unidas por los quiasmas.
Los cinetocoros de las cromátidas
hermanas del mismo cromosoma
se orientan hacia el mismo polo
de la célula
Anafase I
Se separan los cromosomas homólogos.
No se separan cromátidas, sino
cromosomas completos.
Los cromosomas están recombinados
Al final de la anafase I tenemos dos juegos
de cromosomas separados en los polos
opuestos de la célula, uno de cada par, por
lo que es en esta fase cuando se reduce a la
mitad el número de cromosomas.
Telofase I
Reaparece la membrana nuclear y el
nucléolo.
Los cromosomas sufren una pequeña
descondensación
Con la citocinesis, se obtienen dos
células hijas con la mitad de
cromosomas de la célula madre.
Meiosis II
1.
2.
3.
4.
Similar a una mitosis
Ocurre simultáneamente en las dos células hijas
La interfase es muy breve, no hay duplicación del ADN
Surgen 4 células haploides, con n cromosomas cada una y
genéticamente diferentes
Importancia biológica de la meiosis
1.
A nivel genético: Se produce la recombinación de genes durante el
sobrecruzamiento. Las células hijas son haploides, y sus cromátidas no
son iguales entre sí. Todo ello aumenta la variabilidad de la información
genética que lleva la célula.
2.
A nivel celular: Pasamos de células diploides a haploides
3.
A nivel orgánico: Las células resultantes son los gametos o esporas. La
fusión de gametos con la mitad de cromosomas garantiza que se
mantenga el número cromosómico del organismo.
Meiosis II
Profase II



Los
cromosomas
comienzan a enrrollarse
y se acortan.
Membrana nuclear se
rompe.
Las diadas se unen a las
fibras
del
huso
mitótico y comienzan a
migrar hacia el plano
ecuatorial de la célula.
Metafase II

Cromosomas
(univalentes) estan
alineados
en
el
ecuador.
Anafase II

Comienza cuando los
centrómeros ya se
han
dividido
y
termina cuando los
cromosomas llegan a
los polos.
Telofase II




Los
cromosomas
estan en los polos.
Cromosomas
se
desenrrollan.
Se
forma
la
membrana nuclear y
el nucleolo.
Ocurre
división
celular; citokinesis.
La Reproducción Celular
Animación de la División por Meiosis
Ciclo diploide: mayoría animales
Animal adulto:
macho
2n
2n
Meiosis
Meiosis
n
Gametos n
2n
Cigotos
Animal adulto:
hembra
Reproducción asexual
•
•
•
•
•
•
•
•
Interviene un solo organismo
Se obtienen copias idénticas
Es propio de seres unicelulares pero también se da en otros grupos
Se hace por mitosis
No se genera variabilidad genética
Es un proceso sencillo y rápido.
Muy útil para la colonización de nuevos medios.
La falta de variabilidad puede originar la extinción por falta de
adaptación en caso de cambio del medio
Reproducción sexual
• Intervienen dos organismos
• Se obtienen individuos con mezcla de las características de los dos
progenitores.
• Se hace por meiosis
• Se forma un cigoto tras la fecundación
• Si se genera variabilidad genética:
a. Por la recombinación en la meiosis
b. Por la distribución al azar de los cromosomas
c. Por diferencias entre los genes de los gametos
• Es un proceso más lento y complicado que la reproducción asexual
• Permite adaptarse al medio en condiciones adversas.
Gametogénesis

Proceso meiótico que produce células
haploides y la subsequente maduración de
estas células o gametos funcionales.
Espermatogénesis

En los humanos comienza en la pubertad.

Ocurre en los testículos.

Los espermatogonios (células germinales
premeióticas inmaduras) proliferan a través
de mitosis, se diferencian y forman los
espermatocitos primarios.
Mitosis vs Meiosis
73
Mitosis vs Meiosis:
Mitosis
•Conservativa (2n) -> (2n)
•Una división (2 células
hijas)
•No suele haber
apareamiento cromosomas
homológos (y no quiasma)
•Células no gaméticas
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Meiosis
•Reductiva (2n) -> (n)
•Dos divisiones (4 células hijas)
• Apareamiento cromosomas
homológos (y quiasma ->
entrecruzamiento)
•Células gaméticas
Mitosis vs Meiosis
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