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Ciclo celular y reproducción celular La vida de la célula Tipos de división celular. En organismos pluricelulares: •División con mitosis. •Meiosis. Paramecio en división http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_the_cell_cycle_works.html 3. El ciclo celular “Omnis cellula ex cellula” . R. Virchow (1858) - Organismos unicelulares 2 etapas: - Interfase: NO división. Larga duración - Organismos pluricelulares * G1-G0: Síntesis de ARNm y proteínas. Un diplosoma. Punto de control G1 (punto R). Diferenciación celular. * Fase S: Duplicación del ADN. Síntesis de histonas. Formación del procentriolo. * Fase G2: Síntesis de ARNm y proteínas (H1 y huso mitótico) Dos diplosomas immaduros. - División: Formación de dos células hijas. Fase M. * Mitosis o cariocinesis: División del núcleo. * Citocinesis: División del citoplasma. El ciclo celular comprende el periodo de tiempo que va desde que se forma una célula hasta que se divide y genera otras células nuevas. CICLO CELULAR Interfase Fase S. Duplicación del ADN, la doble hélice se abre en diversos puntos (ojos de replicación) y en ellos es donde se produce la síntesis del ADN. Continua la síntesis de ARNm y de proteínas sobre todo de histonas Fase G2 Los cromosomas están ya duplicados, es decir, están formados por dos cromátidas unidas a nivel del centrómero La célula ya tiene dos diplosomas inmaduros Fase G1. Se produce síntesis de ARNm y por tanto de proteínas. La célula presenta un solo diplosoma. La duración es varible según el tipo celular. Se distingue un punto de restricción (punto R). Algunas células no lo alcanzan, se dice que están en Fase G0. Transformación del ADN durante el ciclo celular. 1. Si denominamos C a la cantidad de ADN que hay en las diferentes fases del ciclo celular, la unidad, 1C, es la que existe en los gametos de un organismo diploide. 2. En la fase S, las células somáticas, al ser diploides, tienen una cantidad de ADN de 2C. Es decir, son células 2n 2C. Nucléolo ARNm Duplicación del ADN S G1 Telofase Anafase 4. Tras la mitosis, la célula hija vuelve a tener una cantidad 2C. Es decir, son células 2n 2C. G2 Metafase Cromátidas hermanas Profase 3. En la fase G2, tras la replicación, el valor de la cantidad de ADN es 4C. Es decir, son células 2n 4C. http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__how_the_cell_cycle_works.html http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__control_of_the_cell_cycle.html 4. La división celular o fase M 1 Célula madre 2n 2 Células hijas 2 n 1 Célula madre n 2 Células hijas n Profase Microtúbulos Placa cinetocórica Duplicación del centrosoma Metafase Condensación del ADN Anafase Fragmentación de la envoltura nuclear Telofase Nucléolo Huso mitótico Placa ecuatorial Separación de cromátidas hermanas Formación de envoltura nuclear •Profase: - las fibras de ADN se enrollan dando las cromátidas, quedando unidas por el centrómero: cromosoma profásico. Cinetocoro -Desaparecen los nucléolos - Los centrosomas se alejan impulsados por los microtúbulos polares. - En los cromosomas se forma la placa cinetocórica o cinetocoro. Por último , entra agua en el núcleo rompiendose la envoltura nuclear. Fibras cinetocóricas Profase: Duplicación del centrosoma Condensación del ADN Fragmentación de la envoltura nuclear Metafase: -Los microtúbulos cinetocóricos crecen. -Los cromosomas forman la placa ecuatorial. Las cromátidas se orientan hacia los polos. -El huso mitótico queda formado por los dos centrosomas, los microtúbulos polares y cinetocóricos. Huso mitótico Placa ecuatorial Anafase: -Separación de las dos cromátidas hermanas Separación de cromátidas hermanas -Los cromosomas se desplazan debido al acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos y a proteinas motoras. -Se produce el alargamiento de los microtúbulos polares. Telofase: -Los cromosomas se descondensan. -La lámina fibrosa se forma a partir del RE y después la envoltura nuclear. -Los cromosomas se van desespiralizando, formándose los nucléolos. -Los microtúbulos polares se agrupan formando haces en la interzona. A estos haces se les unen proteínas y forman los cilindros de sustancia densa (citocinesis) Nucléolo MITOSIS ANASTRAL • Las células de vegetales superiores y de algunos protozoos, no presentan ásteres ni centríolos. • Presentan una zona clara que es un COM (Centro organizador de microtúbulos). • El huso mitótico sin ásteres se denomina huso anastral. http://www.youtube.com/watch?gl=ES&hl=es&v=aDAw2Zg4IgE&feature=related http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__mitosis_and_cytokinesis.html 4.3. CITOCINESIS División del citoplasma entre las dos células hijas, y reparto de los orgánulos citoplasmáticos de manera equitativa. - Células animales: estrangulamiento. A la altura de la placa ecuatorial aparece un anillo contráctil formado por filamentos de actina y miosina. Este anillo se va estrechando y origina un surco de segmentación, que cada vez se hace más estrecho hasta que se produce el estrangulamiento total y se separan las dos células hijas. - Células vegetales: a la altura de la placa ecuatorial, se forma un tabique de separación llamado fragmoplasto, originado por la fusión de las vesículas del aparato de Golgi. Al final acabará dando una pared celular que separa las dos células hijas, aunque presenta plasmodesmos que son perforaciones que comunican los citoplasmas de las dos células hijas. 4.4. Significado biológico de la mitosis • Organismos unicelulares - Formación de nuevos individuos (reproducción asexual) ● Organismos pluricelulares - Originar nuevas células para el crecimiento y desarrollo del individuo. - Sustituir las células muertas por el desgaste normal. - Regenerar las partes del organismo destruidas o perdidas. - Producir células especiales para la reproducción asexual. Cuando la mitosis está asociada a la reproducción asexual, implica que no se genere variabilidad genética. Todos los descendientes a partir de un progenitor son idénticos entre ellos e idénticos al progenitor. 4.5. Diferencias entre la división celular de procariotas y eucariotas. PROCARIOTAS: - Exclusivamente para reproducción asexual. - División por bipartición previa duplicación de su único cromosoma. - Única molécula de ADN y circular. - Carecen de núcleo, citoesqueleto y huso acromático. Separación del cromosoma gracias al mesosoma. - Crecimiento de la membrana y la pared bacteriana: tabique de separación. - ADN está unido a un repliegue de la membrana plasmática: mesosoma . - ADN asociado a proteínas. Se condensa como en eucariotas. DIVISIÓN CELULAR EN PROCARIOTAS. FORMAS DE DIVISIÓN DEL CITOPLASMA • Bipartición o división binaria: por estrangulación o tabicación • División múltiple: ejemplo; la esporulación • Gemación yema REPRODUCCION ASEXUAL. Interviene un único organismo y de él se obtiene un copia idéntica (clon). R.A en organismos unicelulares Bipartición: la célula madre se divide en dos células iguales → Protoctistas Gemación: División desigual de la célula madre en la que se produce una evaginación dando una yema que recibe uno de los núcleos mitóticos y una porción de citoplasma → levaduras Sachharomyces cereviceae División múltiple: Divisiones sucesivas de núcleo pero sin reparto del citoplasma de manera que las células hijas quedan dentro de la célula madre → Esporozoos 6. MEIOSIS CÉLULA DIPLOIDE (2n) 4 CÉLULAS HAPLOIDES (n) (Gametos) • Características básicas de la meiosis: - El número de cromosomas de las células hijas se reduce a la mitad. Las células hijas son genéticamente diferentes entre sí a la su célula madre. - Hay recombinación genética o intercambio de material hereditario entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. - Hay dos divisiones sucesivas: - 1ª división (meiosis I): reduccional. - 2ª división (meiosis II): ecuacional (parecida a una mitosis). Esquema general de la meiosis Profase I Intercinesis Profase II Metafase I Metafase II Anafase I Anafase II Telofase II Telofase I http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072495855/student_view0/chapter2/animation__comparison_of_meiosis_and_mitosis__quiz_1_.html Primera división meiótica (R´I) Profase I Leptoteno Zigoteno Diploteno Paquiteno Diacinesis Complejo sinaptonémico (Zigoteno) Ejes laterales Nódulo de recombinación Cromátida hermana Cromátida hermana Eje central Proceso de sinapsis Cromátidas hermanas Leptoteno Cromosomas homólogos Zigoteno Paquiteno Diploteno Diacinesis Quiasma Nódulo Metafase I Anafase I Telofase I Segunda división meiótica (R´II) Intercinesis Profase II Metafase II Anafase II Telofase II http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120074/bio16.swf DIVISIÓN MEIÓTICA I DIVISIÓN MEIÓTICA II División celular II Cromosoma homólogo materno Replicación del ADN Cromosoma homólogo paterno División celular I Apareamiento de cromosomas homólogos y recombinación génica Separación de cromosomas Separación de cromátidas 4 gametos haploides http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120074/bio16.swf TABLA-RESUMEN DE LA MITOSIS Y MEIOSIS FASES MITOSIS PROFASE Aparecen los cromosomas al condensarse la cromatina, desaparece membrana nuclear y nucleolo. Los centríolos se colocan en los polos de la célula, mientras forman el huso acromático. Termina la formación del huso acromático y los cromosomas se METAFASE disponen en el plano medio del huso acromático (placa ecuatorial) MEIOSIS I Cada cromosoma está formado por 2 cromátidas estrechamente unidas, los cromosomas homólogos se aparean constituyendo una estructura de 4 cromátidas llamada tétrada o cromosoma bivalente, en la tétrada se produce el sobrecruzamiento (recombinación genética) en unos puntos llamados quiasmas que quedan unidos. Igual que en mitosis los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial pero se diferencia de la mitosis en que los cromosomas homólogos permanecen unidos por los quiasmas. MEIOSIS II Igual que en mitosis, pero con la diferencia de que antes de comenzar la división no hubo fase S (no se replicó el ADN). Igual que en mitosis ANAFASE Se separan las cromátidas y se dirigen a los polos celulares arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos. Se diferencia de la anafase de la mitosis en que se separan los cromosomas homólogos (uno del padre y otro de la madre) enteros Igual que en mitosis en lugar de las cromátidas y además se separan al azar. TELOFASE En cada polo de la célula se forma la cromatina (por descondensación de los cromosomas), el nucleolo y la membrana nucleolar. Igual que en mitosis Igual que en mitosis pero con la diferencia (con 1 cromátida) que darán células hijas con la mitad de pero con la diferencia cromosomas (haploides) y los cromosomas de que darán células tendrán 2 cromátidas en vez de 1. hijas haploides 6.3. Significado biológico de la meiosis en relación con la reproducción sexual • Para mantener el nº de cromosomas constante. • Genera variabilidad genética. - Recombinación genética - Distribución al azar de los cromosomas en la meiosis - Combinación al azar de los gametos La recombinación genética llevada a cabo en la meiosis, contribuye a la evolución de las especies. 8. Ventajas e inconvenientes de la reproducción sexual • Variabilidad de la descendencia: - Adaptación a cambios ambientales. - Evolución de las especies. • Causas de la variabilidad: - Mezcla al azar de genes de ambos progenitores. - Combinación de cromosomas. - Recombinación de genes. • Inconvenientes: - Ambiente sin cambios: mayor variabilidad, disminuye su supervivencia. - Mayor dificultad y gasta energético: encuentro de individuos, fusión de gametos, desarrollo del cigoto.
