DIVISIÓN CELULAR

DIVISIÓN CELULAR
CÉLULAS:
Procariotas: Carecen de membrana nuclear
Fisión binaria
Eucariotas: Poseen membrana nuclear
Cariocinesis y Citocinesis
El modo en que el material hereditario se transmite de una generación a la siguiente, tiene que ser muy preciso Cariocinesis (división nuclear):
Mitosis: 1 división ecuacional
Meiosis: 2 divisiones sucesivas: reduccional y ecuacional
Procariotas: Fisión Binaria ó Bipartición
Forma de reproducción asexual que realizan muchos procariotas que consiste en la división del ADN (nucleoide) seguido de división del citoplasma (citocinesis), dando lugar a dos células hijas idénticas.
Eucariotas: Cariocinesis y Citocinesis
Célula interfásica
citoplasma
núcleo
MITOSIS
Profase (prometafase) Metafase Anafase Telofase
CITOCINESIS
Es un proceso de recambio celular
2 células interfásicas
TAMAÑO GENOMA
HOMBRE
Homo sapiens = 3,2 x 106 bp
CEBOLLA
Allium cepa = 16,75 x 106 bp
SORDARIA
Sordaria macrospora = 39,8 x 106 bp
CROMOSOMAS
Cromátidas hermanas
Los cromosomas son visibles, únicamente en el ciclo celular, durante estos procesos de división, el resto del tiempo están difusos (desplegados y desespiralizados), constituyendo la cromatina
NOR ‐‐‐rRNA
telómero
centrómero
1 cromátida 2 cromátidas hermanas
CROMOSOMAS
p
migración
Central
Metacéntrico
q
Entre el centro Submetacéntrico
y el extremo
Próximo al extremo
Acrocéntrico
En el extremo
Telocéntrico
Cromátidas Cromosomas hermanas hijos
1q2.4
CROMOSOMAS
CARIOTIPO IDIOGRAMA
Autosómicos vs sexuales
Homogamético‐ Heterogamético
Heterogamético: ♂XY ó ♀ZW
XY
XX
Cada una de las formas alternativas que puede presentar un gen se denomina alelo
Cada individuo porta dos alelos, uno en cada cromosoma homólogo
Los dos alelos que lleva cada individuo pueden ser iguales
(HOMOCIGOTO u homocigótico) ó diferentes (HETEROCIGOTO ó heterocigótico)
Los alelos diferentes determinan formas del carácter diferentes
Ejemplo: Gen del color (ojos, pelo, piel, flor, etc…)
Llamemos a los alelos A y B, de forma que A produce rojo y B blanco
Homocigotos: AA (rojas) y BB (blancas) Heterocigotos : AB (rosadas)
‐ El genotipo se refiere a la información genética que posee un organismo en particular, en forma de ADN, es decir, alelos que porta. En nuestro ejemplo AA, AB y BB son genotipos
‐ Se denomina fenotipo a la expresión del genotipo, es decir, a la apariencia física que observamos. En nuestro ejemplo: rojas, blancas y rosadas
En la población podemos distinguir:
Monomorfico vs Polimórfico (Bialélico vs multialélico)
CROMOSOMAS
GENOMA es la totalidad de la información genética que posee un organismo
Dotación cromosómica:
Haploide: n
un cromosoma de cada clase.
Diplode
2n
una pareja de cromosomas de cada clase =
n parejas de cromosomas homólogos. Cromosomas homólogos portan los mismos genes (pero no siempre los mismos alelos).
locus  locus 
Combinaciones cromosómicas en las células hijas:
MITOSIS =
Locus‐loci
Un individuo tendrá 2 alelos del gen, iguales o distintos, pero la población puede tener muchos diferentes.
1 combinación, igual a la célula madre.
MEIOSIS = 2n combinaciones diferentes en los gametos de un individuo.
CICLO CELULAR (Eucariotas)
Fase S
G1
Células proliferantes:
G2
G0
M
G1 S G2 Mitosis
G1
Nº de cromosomas 2n 2n 2n 2n
Nº de cromátidas 2n _________ 4n 2n
Cantidad de ADN=C 2C _________ 4C 2C
Célula somática diploide origina 2 células hijas diploides
Fase G0 = células quiescentes
MITOSIS
‐ Es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucariotas, que precede a la división celular
‐ El ADN se reparte de forma equitativa
‐ Se originan dos núcleos idénticos entre sí, e iguales al núcleo original = ecuacional (cariocinesis)
‐ Sigue la partición del citoplasma (citocinesis) para formar dos células hijas Las células hijas tienen el mismo genotipo que la célula madre
Célula AA Célula AA BB Célula Aa Bb
AABB
AA
AaBb
2 células AA 2 células AA BB 2 células Aa Bb
AA
AA
AABB
AABB
AaBb
AaBb
A
Heterocigótico AaBb
a
b
B
1 cromátida
REPLICACIÓN, fase S
2 cromátidas
Heterocigótico AaBb
CARIOCINESIS, MITOSIS
Células eucariotas
PROFASE: condensación cromosómica
Heterocigótico AaBb
CARIOCINESIS, MITOSIS
METAFASE: migración a la placa ecuatorial
A
b
A
b
unión centrómeros‐fibras del huso acromático
No se forman parejas, todos los cromosomas se colocan en la placa ecuatorial ó metafásica
a
a
B
B
Heterocigótico AaBb
CARIOCINESIS, MITOSIS
ANAFASE: migración hacia los polos de las cromátidas hermanas
Heterocigótico AaBb
Heterocigótico AaBb
CARIOCINESIS, MITOSIS
TELOFASE: descondensación de los cromosomas y formación de la membrana nuclear
A
b
B
a
Heterocigótico AaBb
RESUMEN MITOSIS
(a) Interfase:
(b) Profase:
(c) Prometafase:
(d) Metafase:
(e) Anafase:
Los cromosomas están extendidos y desespiraliza‐
dos, formando la CROMATINA
Los cromosomas se enrollan y se acortan, los centriolos se dividen y se separan. Los cromosomas forman claramente estructuras dobles; los centriolos alcanzan los polos opuestos; se forman las fibras del huso
Los centrómeros se disponen en la placa metafásica.
Los centrómeros se dividen y los La membrana nuclear comienza a descomponerse. Comienzan a formarse las fibras del huso
cromosomas
(f) Telofase:
Los cromosomas hijos migran a hijos llegan a los Las fibras del huso polos opuestos
polos y se se unen a ambos NOTA: ahora las lados de los producen los
centrómeros por los llamamos “cromosoma pasos inversos a la hijo” en vez de cinetocoros
Profase.
En vegetales cromátidas hermanas
se inicia la Suele iniciarse la RAZÓN: Cada una tiene citocinesis
síntesis de la un centrómero placa celular.
diferente.
RESUMEN MITOSIS
A
AA
A
AA
A
Aa
A
A A
AA
A
Todos AA
A
A
A
a
aa
a
A
Todos Aa
Homocigoto produce homocigotos Heterocigoto produce heterocigotos
exclusivamente
a
Otros materiales hereditarios
Orgánulos citoplasmáticos (ADN): todos el mismo ADN
‐ Mitocondrias ‐ Cloroplastos
Virus:
‐ ADN
‐ ADN‐ARN
‐ ARN
FECUNDACIÓN
Se unen los dos gametos
Si gametos = 2n  aumento cromosómico con el tiempo
Proceso que reduzca a la mitad la dotación cromosómica de los gametos = MEIOSIS
La Meiosis produce gametos o esporas (n)
MEIOSIS
La meiosis produce gametos o esporas con la mitad (haploide) de dotación de la célula madre (diploide). Esto hace posible que al unirse dos gametos, se origine una célula diploide, el cigoto, con una dotación genética igual a la de la célula madre.
Meiosis fundamental para la continuidad genética en especies sexuadas.
La meiosis es responsable de la gran variación genética que encontramos entre los individuos de una especie por:
‐ qué juego de cromosomas fueron a cada gameto (2n)
‐ cuántos eran recombinantes.
CICLO CELULAR (MEIOSIS)
Fase S
G1
G2
G0
Células proliferantes:
M
Meiosis
G1
II I
Nº de cromosomas
Nº de cromátidas
Cantidad de ADN
G1
2n
2n
2C
S
2n
_______ 4n
_______ 4C
Célula sexual diploide origina 4 células hijas haploides
G2
Meiosis I
2n
4n
Meiosis II
n
2n
2C
n
n
C
reduccional ecuacional
generalmente diferentes entre sí y a las de sus padres (gametos que originaron al individuo)
A
Heterocigótico AaBb
a
b
B
1 cromátida
REPLICACIÓN, fase S
2 cromátidas
Heterocigótico AaBb
PROFASE I DURANTE LA PROFASE I TIENE LUGAR UN EVENTO CLAVE: EL
APAREAMIENTO DE LOS CROMOSOMAS HOMÓLOGOS (SINAPSIS):
Bivalente---Tétrada (4 cromátidas hermanas dos a dos)
ESTE APAREAMIENTO ES UN RASGO EXCLUSIVO DE LA MEIOSIS
LEPTOTENO
CIGOTENO
PAQUITENO
DIPLOTENO
DIACINESIS
S
segregación
PROFASE I
Leptoteno: se inicia la condensación cromosómica, aparecen los cromómeros (= condensaciones  cuentas de collar) y se inicia la búsqueda del homólogo
Zigoteno: continua la condensación los homólogos se aparean linealmente apareciendo el complejo sinaptinémico, conformándose el bivalente (n bivalentes)
Paquiteno: continúa el proceso produciéndose la sinapsis. Ya se hace patente que cada cromosoma tiene dos cromátidas = tétrada (cromátidas hermanas y no hermanas u homólogas) y tiene lugar los entrecruzamientos, aunque todavía no son visibles.
Leptoteno Zigoteno Paquiteno
Sinapsis
Complejo Elementos sinaptinémico laterales
Fibra Elemento cromática central
PROFASE I TIENE UNA TRASCENDENCIA FUNDAMENTAL: LAS CROMATIDAS NO
HERMANAS, ES DECIR PATERNA Y MATERNA, PUEDEN ROMPERSE Y
ENTRECRUZARSE DANDO LUGAR A UN INTERCAMBIO DE
SEGMENTOS CROMATÍDICOS Y POR LO TANTO A LA RECOMBINACIÓN
DE LOS GENES EN ELLOS LOCALIZADOS.
Entrecruzamiento o sobrecruzamiento
Cromátidas recombinantes
Cromátidas parentales
DIPLOTENO: LOS CROMOSOMAS HOMOLOGOS
SE SEPARAN, SI BIEN TODAVIA PERMANECEN
UNIDOS A NIVEL DE LOS QUIASMAS.
PROFASE I
Diacinesis: Se separan los cromosomas y solo las cromátidas no hermanas quedan unidas por los quiasmas. Estos se van desplazando (= terminalización) hacia el extremo del cromosoma. Desaparece la membrana nuclear y los nucléolos y los centrómeros se unen a las fibras del huso
METAFASE I
Los bivalentes (tétradas) ocupan la placa ecuatorial
Mitosis
Célula diploide
(2n = 4)
Prometafase Metafase
(4 cromosomas, cada uno con una pareja de cromátidas hermanas)
Meiosis I
Profase I (sinapsis)
Cromátidas hermanas
Tétrada
Metafase (dos tétradas)
DISYUNCIÓN = SEPARACIÓN Y MIGRACIÓN DE LOS
CROMOSOMAS HACIA CADA POLO.
Telofase II
Productos de la meiosis
Diadas
Telofase I
Profase II
Metafase II
Anafase II
Anafase I
Segregación
2 células (n)
Segregación
Meiosis II: Idéntica a la mitosis, pero partiendo de células n
Fallos en la meiosis = no disyunción. Por ejemplo ambos cromosomas van al mismo polo  produce gametos con números cromosómicos anormales, que si fecundan, dan lugar a individuos con mutaciones cromosómicas.‐‐‐ Tema 8
GENERACIÓN DE VARIACIÓN
Metafase I
Las combinaciones de cromosomas que se producen después de la telofase II dependen:
Anafase I
‐ del alineamiento , aleatorio, de cada tétrada en el plano ecuatorial de la metafase I
Telofase I
Profase II
Metafase II
Anafase II
Posibilidades = 2n
hombre 2n =46  223 = 8,388.6088 millones ‐ y del alineamiento, aleatorio, de cada diada, en el plano ecuatorial de las metafase II
Telofase II
Gametos haploides
Aparte de por la disyunción cromosómica, también se genera variación por los entrecruzamientos
2 pares de cromosomas  22 gametos diferentes
AB
A
A
A
A
B
B
B
B
AB
AB
AB
A B A B A B
AB
½ ( ½ A B ½ A B ) ½ ( ½ A B ½ A B ) ¼ A B : ¼ A B : ¼ A B : ¼ A B
GENERACIÓN DE VARIACIÓN
Metafase I
Las combinaciones de cromosomas que se producen después de la telofase II dependen:
Anafase I
‐ del alineamiento , aleatorio, de cada tétrada en el plano ecuatorial de la metafase I
Telofase I
Profase II
Posibilidades = 2n
hombre 2n =46  223 = 8,388.6088 millones Metafase II
‐ y del alineamiento, aleatorio, de cada diada, en el plano ecuatorial de las metafase II
Anafase II
Telofase II
Gametos haploides
Aparte de por la disyunción cromosómica, también se genera variación por los entrecruzamientos
Entrecruzamiento = sobrecruzamiento
Individuo = ABC/abc
Meiosis sin sobrecruzamientos
 solo produce cromosomas hijos parentales [50% = madre (ABC) y 50% = padre (abc)]
Cromosomas en la Productos haploides Clase de profase I de la meiosis de la meiosis
cromosomas
A B C
ABC:abc
Es decir = 1 ABC : 1 abc
a b c
Meiosis con 1 sobrecruzamiento
entre los loci B y C
A B C
 produce 4 cromosomas hijos diferentes:
‐ 50% parentales: ½ materno (ABC) : ½ paterno (abc)
a b c
ABC:ABc:abC:abc
‐ 50% recombinantes: de dos clases diferentes (½ ABc y ½ abC).
Es decir = 1 ABC : 1 ABc : 1 abC
: 1 abc
MITOSIS
Ocurre en células somáticas
MEIOSIS
Ocurre en células del ciclo sexual
n
n
n
n
n
n
(♂) espermatogénesis (♀) ovogénesis
En el testículo las esper‐
matogonias pueden sufrir rondas repetidas de mitosis y producir más espermatogonias
Espermatogonia (2n)
Una espermatogonia puede entrar en la profase I y con‐
vertirse en espermatocito primario
Espermatocito 1º (2n)
Cada espermatocito 1º completa la meiosis I, lo que produce dos espermatocitos secundarios
Espermatocito 2º (n)
..que luego atraviesan la meiosis II para producir dos espermátidas haploides cada uno
Espermátida (n) Ootida (n) En el ovario las ovogonias pueden atravesar rondas repetidas de mitosis y producir ovogonias adicionales
Ovogonia (2n)
.. entrar en la profase I y transformarse en ovocitos 1º
Ovocito primario (2n)
Cada ovocito 1º completa la meiosis I y produce un ovocito secundario grande y un cuerpo polar más pequeño, que se desintegra
Ovocito secundario (n)
1er cuerpo polar (n)
El ovocito 2º completa la meiosis II y produce una ootida y un segundo cuerpo polar, que también se desintegra
2º cuerpo polar (n)
Espermatozoide (n)
Óvulo (n) Las espermátidas maduran hasta convertirse en espermatozoides
GAMETOGÉNESIS ANIMAL
Un espermatozoide y un óvulo se fusionan durante la fertilización para producir un cigoto diploide
en el hombre la 1ª división de todos los oocitos comienza en el embrión, pero se detiene en Porfase I. Luego continúa para cada uno de ellos, antes de la ovulación, y la 2ª división se completa después de la fecundación.
GAMETOGÉNESIS VEGETAL
Microsporangium (2n) Megasporagium (2n)
Meiosis
Microsporas (n) megaspora (n)
Mitosis (x3)
Polen ♂
Saco embrionario ♀
3 núcleos antípodas, Núcleo vegetativo
2 núcleos polares
2 núcleos 2 sinérgidas + 1 óvulo
espermáticos
CONTROL DEL CICLO M
Varios puntos de chequeo
CdK (kinasas dependiente
de ciclinas,), junto con
ciclinas son las mayores
llaves de control para el
ciclo celular, causando
que la célula se mueva de
G1 a S o G2 a M.
Los complejos agregan
fosfatos a proteínas que
se activan para que la
célula progrese por el
ciclo celular.
MUERTE CELULAR PROGRAMADA O APOPTOSIS
Si una célula tiene un DNA erróneo que no puede repararse, cae bajo la muerte programada = APOPTOSIS
‐ Es un proceso común, que ayuda al cuerpo a deshacerse de las células que no necesita.
‐ Las células que se someten a apoptosis se rompen y se reciclan por un tipo de glóbulo blanco llamados macrófagos. Apoptosis:
‐ protege el cuerpo eliminando a las células genéticamente dañadas, que podrían conducir al cáncer
‐ desempeña un papel importante en el desarrollo del embrión y en el mantenimiento de los tejidos adultos.
MUERTE CELULAR PROGRAMADA O APOPTOSIS
Macrófago dirigiéndose a una célula apoptótica
El cáncer resulta de una alteración de la regulación normal del ciclo celular: Cuándo el ciclo avanza sin control, las células se dividen sin orden, y acumulan defectos genéticos que pueden llevar a un tumor canceroso.
ERRORES  MUTACIÓN
EN LAS CÉLULAS CANCEROSAS HAY DOS TIPOS DE GENES
MUTADOS QUE SE EXPRESAN INCORRECTAMENTE.
PROTOONCOGENES - ONCOGENES
Los proto‐oncogenes son genes incluidos en el genoma humano que regulan el crecimiento y la diferenciación celular. Estimulan la división celular y codifican factores de transcripción que estimulan la expresión de otros genes. Determinados cambios estructurales y/o funcionales en los proto‐oncogenes, por ejemplo PONERSE ACTIVOS O HIPERACTIVARSE EN MOMENTOS INADECUADOS, contribuyen a la malignización de la estirpe celular, convirtiéndolos en oncogenes. Estos oncogenes originarán proteínas con expresión/función alterada que favorecerán el crecimiento y/o la invasividad
tumoral.
GENES SUPRESORES DE TUMORES.
Son genes que inhiben la división celular. Regulan los puntos de control del ciclo celular e inician el proceso de Apoptosis.
La división celular también puede ser activada cuando los genes inhibidores SE INACTIVAN.