Guia el ciclo celular. la reproduccion celular

Instituto Sagrado Corazón
Sector de Ciencias
Segundo Medio
Profesor: Mercedes Huidobro
GUÍA EL CICLO CELULAR. LA REPRODUCCIÓN CELULAR
Nombre: ______________________________
Curso: ________ Fecha ____/____/___
El ciclo celular: Fase de síntesis y crecimiento.
La mitosis: Fases e importancia biológica de la mitosis. Citocinesis.
El núcleo celular
El núcleo es la parte de la célula eucariótica que, por lo general, se ubica en el centro. Su
tamaño es variable y está en relación con el tamaño y la actividad de la célula.
Todas las células, con excepción de los glóbulos rojos y las plaquetas de la sangre
de los mamíferos, tienen un núcleo
De ordinario, cada célula tiene un solo núcleo, aunque hay excepciones. Por ejemplo:
* Algunos microorganismos como el paramecio muestran dos núcleos: un macronúcleo
generalmente esférico y un micronúcleo, de forma variable.
* Ciertos hongos primitivos tienen cientos de núcleos.
* Algunas células musculares tienen varios núcleos.
Los núcleos varían de tamaño y de forma. Sin embargo, siempre poseen tres importantes
componentes: el jugo nuclear, los cromosomas y los nucléolos. En las células
eucarióticas tales componentes se hallan
encerrados por la membrana nuclear.
Estructura de los cromosomas
El tamaño de los cromosomas es variable y
su forma es diversa. Sin embargo, estos
filamentos presentan un punto de
constricción llamado centrómero, que divide
el cromosoma en dos brazos de igual o
distinta longitud.
G
Las células de los organismos multicelulares, al igual que las de unicelulares, realizan a lo
largo de su existencia un conjunto de procesos. Un gran número de estos procesos está
destinado al mantenimiento de la integridad estructural y funcional de la célula, y son los que
contribuyen, de manera fundamental, a la homeostasis. Otros procesos están destinados a
la continuidad celular, y son los referentes a la reproducción o división. Estos procesos
caracterizan dos fases que se suceden alternativamente durante la vida de la célula,
constituyendo lo que se denomina CICLO CELULAR: las etapas reciben el nombre de
INTERFASE y DIVISION CELULAR.
INTERFASE.Se denomina Interfase al periodo que se observa entre dos divisiones celulares
sucesivas. Antiguamente se creía que durante este periodo la célula permanecía en relativo
estado de reposo. Sin embargo, hoy día se sabe que durante este periodo la célula no
"descansa" sino que realiza una serie de procesos preparándose para la división celular. Las
etapas de la Interfase son: G1, S y G2, las cuales presentan las siguientes características:
ETAPAS DE LA INTERFASE.
G1, primer intervalo o periodo de presíntesis de ADN.En esta etapa se desarrolla la actividad metabólica general de la célula: oxidación de
moléculas combustibles para la producción de energía, aprovechamiento de la energía para
los diferentes trabajos celulares, como los transportes a través de la membrana, la
contracción y otros movimientos celulares, las síntesis de moléculas y macromoléculas, la
formación de nuevas membranas, el armado de nuevos organelos, etc.
Las células que no realizan división y que se detienen en interfase se encuentran
constantemente en esta etapa G1es decir, en un estado de quiescencia (G0)
S, o periodo de síntesis de ADN
Durante esta etapa se produce la replicación o duplicación de la molécula de ADN. Para que
se realice esta etapa es necesario:
a) Unidades de construcción: se refiere a las bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina
y guanina para formar los diferentes nucleótidos.
b) Fuente de energía: se requiere de ATP para realizar la síntesis de la molécula de ADN.
c) Información: el ADN se autoduplica, es decir, a partir de la información que él mismo trae
es capaz de ordenar dos nuevas
moléculas de ADN idénticas a él, es decir, el ADN
DUPLICACION DE LA
funciona como molde para su propia síntesis.
MOLÉCULA DE ADN
d) Enzima específica: se requiere de la ADN
polimerasa-ADN dependiente, para formar las
nuevas cadenas de la
molécula de ADN.
e) Lugar en la célula: la
duplicación del ADN se
realiza en el núcleo celular.
MOLECULA DE ADN
MECANISMO DE DUPLICACION DEL ADN
Este período S va precedido y seguido por dos fases que reciben respectivamente los
nombres de fase G1 y G2 (del inglés “gap” = espacio, separación). Por consiguiente, la
interfase comprende los períodos G1, S y G2; la división en conjunto recibe el nombre
de fase M. Un ciclo celular típico posee, por tanto cuatro fases sucesivas: G1, S, G2,
M
Cuando la molécula de ADN requiere duplicarse, las dos hebras que la constituyen se
separan y cada una sirve de molde para formar la hebra complementaria, teniendo en cuenta
la complementariedad entre las bases nitrogenadas; siempre frente a adenina debe ir
timina y frente a citosina está guanina.
Tal como se observa en la figura, se ha representado las hebras nuevas en un tono más
oscuro, de modo que cada molécula de
ADN conserva una de las hebras de la
molécula original, razón por la cual a
este mecanismo se le denomina
DUPLICACION
SEMICONSERVATIVA. La fase S
comienza cuando se inicia la
síntesis de ADN nuclear y termina
cuando se ha duplicado. Por lo que
después de la fase S, los cromosomas
tendrán una doble constitución,
estarán formados por dos cromátidas
hermanas.
Esta
situación
se
mantendrá durante la fase G2 y hasta
que la célula dé origen por división a
otras dos (ver gráfico)
G2, segundo intervalo o periodo
post síntesis de ADN.-Es un periodo de preparación para la división celular. Continúan las
actividades metabólicas normales y es característica la síntesis de proteínas que se utilizarán
para la división celular, como por ejemplo, las proteínas que formarán los microtúbulos que
constituirán el aparato mitótico.
La duración del ciclo celular es variable
La duración del ciclo varía mucho de un tipo celular a otro. En los organismos
unicelulares, tanto procariotas como eucariotas, la duración de los ciclos está limitada
principalmente por la disponibilidad de alimento. Sin embargo, en los seres
pluricelulares cada tipo celular debe existir sólo en determinado número, por lo que las
distintas células poseen ciclos de diferente duración, algunos tipos celulares, muy
diferenciados, se dividen rara vez como son las células nerviosas de mamíferos, después
del nacimiento no se dividen. Los períodos S y G2 son relativamente constantes en los
distintos tipos celulares el G1 es el más variable durando horas, meses e incluso las hay
que no se dividen. Además cuando una célula se detiene en su ciclo celular lo hace
siempre en G1.
Acontecimientos durante la interfase
Durante la mayor parte del tiempo que transcurre entre dos divisiones sucesivas, la célula
sintetiza los diferentes elementos necesarios para generar dos células.
Los acontecimientos a lo largo del ciclo se producen siguiendo una ordenación
secuencial, de manera que un determinado suceso ha de producirse antes que otro. Por
ejemplo el centríolo se duplica al final de la fase G1, antes de iniciarse la fase S.
Relacionamos a continuación los principales sucesos que acontecen a lo largo de
la interfase: Cuando comienza la fase G1 el tamaño de la célula recién originada, será la
mitad que su progenitora, por tanto deberá crecer para alcanzar el tamaño que le es
característico. Es un período de síntesis activa de:
¾ ARN y proteínas.
¾ Crecimiento celular
¾ Incremento del número de orgánulos
¾ Síntesis de ARN
¾ Síntesis de proteínas
¾ Reparación del ADN
En el período S se duplica el ADN del núcleo. A
lo largo de toda la fase se van
activando las unidades de
replicación, hasta que todo el
ADN
queda
replicado;
simultáneamente se sintetizan
las histonas necesarias, así
como las enzimas específicas
para la replicación del DNA y
los RNA correspondientes. No
todo el ADN se replica al mismo
tiempo, sino que en primer lugar
lo hace la eucromatina, mientras
que
la
heterocromatina
(cromatina
que
permanecía
condensada en interfase) se
replica al final de la fase S.
¾ Duplicación del ADN
¾ Disminuye la actividad
metabólica
¾ Síntesis de ARN
¾ Síntesis de histonas
¾ No hay crecimiento celular
· En la fase G2 se sintetizan, entre otras, una serie de proteínas esenciales para la
división celular. La fase G2 termina cuando comienza la etapa profásica del período M, es
decir, cuando los cromosomas se hacen visibles con el M.O.
¾ Cierto crecimiento celular
¾ Síntesis de ARN y proteínas necesarias para la mitosis
¾ Período premitótico
¾ Finaliza cuando los cromosomas se hacen visibles
La mitosis fue descubierta por Hoffmeister, en 1848, en células de embriones vegetales.
Es un mecanismo de separación física de los cromosomas que se han duplicado durante
la interfase
La fase M o mitosis supone la división de una célula en dos células hijas. Conlleva una
serie de procesos encaminados a repartir los componentes celulares sintetizados durante
las fases anteriores del ciclo celular, destacando el ADN duplicado en la fase S, entre las
dos células hijas resultantes de una forma generalmente equitativa.
En los organismos unicelulares es una forma de multiplicación, y en los pluricelulares, es
la responsable del crecimiento y reparación de los tejidos.(el esquema muestra la mitosis
en células vegetales)
La mitosis es un proceso continuo, que convencionalmente se divide en cuatro
etapas:
Profase, Metafase, Anafase y Telofase
CITOCINESIS: es la división del citoplasma, ocurre luego que se ha dividido el núcleo
en dos núcleos hijos durante la mitosis.
La división mitótica de una célula da lugar a dos células hijas, cada una de las cuales es
idéntica
genéticamente a la
célula madre.
Mitosis en célula
animal
El mecanismo de
replicación celular
en
todas
las
células, excepto en
las
germinales
masculinas
y
femeninas
se
conoce
como
mitosis. La mitosis
es
un
proceso
continuo que se divide en varias fases, y que requiere de la presencia de un aparato
mitótico, formado por un huso de microtúbulos dispuestos longitudinalmente y
dispuestos entre un par de centríolos.
El intervalo entre cada división mitótica se conoce como ciclo celular.
Durante la mitosis, la célula se divide. En esta etapa, el material genético se condensa,
formando los cromosomas y éstos, que previamente se habían duplicado en la interfase,
se reparten entre las dos células hijas.
Cuando el material hereditario se duplica, en cada
cromosoma ambas copias se denominan cromátidas
hermanas. Durante la mitosis se separan las
cromátidas hermanas de cada cromosoma de
modo que el resultado final consiste en la formación
de dos células hijas genéticamente idénticas, a partir
de una célula original.
Aunque la mitosis es un proceso dinámico, se han
establecido diferentes etapas o fases que permiten estudiar más fácilmente los eventos
que ocurren en cada una de ella
El cinetocoro es una estructura proteica donde se anclan los microtúbulos (MTs) del
huso mitótico durante los procesos de división celular (meiosis y mitosis). Está localizado
en una zona específica del cromosoma, el centrómero.
El Centrosoma. Es el centro organizador de microtúbulos. Existe tanto en las células
vegetales como animales aunque en las animales encontramos otro tipo de estructuras,
llamadas centríolos, que son exclusivos para la célula animal.
Los centrosomas son orgánulos muy importantes en los procesos de división
celular, ya que gracias a estas estructuras se originará el huso acromático, gracias
al cual se puede llevar a cabo el desplazamiento de los cromosomas a los polos
de la célula.
MITOSIS
Junto con el citocinesis (la división del resto de una célula), la mitosis una célula madre se
divide en dos células hijas. La información genética dentro de cada uno de estas células
hijas es idéntica. La célula humana contiene 46
cromosomas.
Interfase
* Período entre las divisiones celulares. Durante
este tiempo, los cromosomas se reproducenreplicación del ADN. Los cromosomas se pueden
observar sin el uso de un microscopio. El par de
duplica.
centríolos
se
Profase
* Condensación de la cromatina y aparición
de los cromosomas como estructuras
visibles.
* La apariencia de cada cromosoma es la
de un filamento formado por dos mitades
individuales (cromátidas hermanas) unidas
entre sí por una región cromosómica
llamada centrómero o constricción primaria.
* Fragmentación y desaparición de la
membrana nuclear: el nucleoplasma y el citoplasma se hacen uno.
* Desaparición de los nucléolos.
*Comienzan a separarse los centríolos y se ubican en los extremos opuestos de la célula.
Entre ellos se forma el uso mitótico Como los cinetocoros están orientados en lugares
opuestos, los dos centrosomas envían microtúbulos que
contactan con un mismo cromosoma
Metafase
* Los cromosomas se desplazan y se sitúan en la región
ecuatorial de la célula.
* Los cromosomas se asocian a las fibras del huso a través de
los centrómeros.
Anafase
* Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y
se desplazan hacia los polos de la célula.
* El desplazamiento de cada una de las cromátidas se lleva a
cabo a través de las fibras del huso, al que están unidas por el
centrómero que se ha dividido también.
De esta forma se produce una división exacta del material
genético. Hacia el final de esta fase
se forman dos grupos cromosomas
idénticos (lo que antes eran las
cromátidas) en los polos opuestos de la célula.
Telofase
* Las cromátidas, ahora cromosomas hijos, se hallan en
ambos polos celulares.
* El uso mitótico ha desaparecido.
* Se forma la membrana nuclear alrededor del material
genético.
* Los cromosomas se descondensan y forman la cromatina.
* Reaparecen los nucléolos.
Citocinesis
* La telofase finaliza con la división del citoplasma en las
células hijas, proceso que se denomina citocinesis.
Importancia biológica
De algún modo ya lo hemos indicado antes: es un mecanismo
que permite el paso de la información genética de unas
estirpes celulares a otras, al distribuir equitativamente la
misma en las células hijas. Asegura, por tanto, que cualquier
tipo de célula con su genoma, alterado o no, se transmita y perpetúe en una población
celular
Desarrolla las siguientes Actividades
1. Relaciona cada afirmación con una etapa de la mitosis
Los cromosomas se estiran formando filamentos de
cromatina
Se forma el huso acromático
Cada cromosoma contiene dos cromátidas en su máxima
condensación
Se forman dos núcleos
Los cromosomas se colocan en el centro formando la placa
ecuatorial
Se divide el citoplasma
Separación de las cromátidas de un cromosoma.
Se estrangula la célula
Desaparece el nucleolo
Se forman dos células separadas por sus membranas
Los filamentos de cromatina se condensan en cromosomas
Se rompe la membrana nuclear
Se reestructura la membrana nuclear
Cromosomas en máximo nivel de empaquetamiento.
Condensación de la cromatina
Acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos
polimerización.
Migración de los centríolos a los polos de la célula.
por
2. Ciclo celular de una célula eucariótica:
a. Etapas de que consta y características
de cada una de ellas.
b. ¿Qué procesos tienen lugar en cada
uno de los periodos de la interfase?
c. Hacer un dibujo de la anafase de una
célula 2n (n=3).
4. Dibuje un cromosoma metafásico y señale una
cromátida, el centrómero, y un brazo.
5. Durante la mitosis, indique en qué momento se
transforma la cromatina en cromosomas y cuándo se
transforman los cromosomas en cromatina
6. Explique qué entiende por centrómero y por
cinetocoro
7. Respecto a la citocinesis:
a. ¿En qué consiste?
b. ¿Cuándo ocurre,
c. ¿Qué diferencia básica existe entre la citocinesis de una célula animal y de una
vegetal?,
d. ¿Cómo se denominan las estructuras que facilitan la citocinesis en ambos tipos de
células?
8. Complete el siguiente cuadro
Característica Mitosis
Tejidos en donde ocurre
N° de células resultantes
N° cromosómico de las células
resultantes
Funciones en unicelulares
Funciones en multicelulares
9. Mitosis:,Defina el concepto( a lo menos tres definiciones) significado celular y
fases.
. Describa la profase de la mitosis.
10- Observe la imagen, conteste las siguientes
cuestiones:
a. ¿Qué etapa de la mitosis representa?
b. ¿Qué indican las flechas A, B y C?
c. ¿Se trata de una célula animal o vegetal?
Fundamente la respuesta. Describa detalladamente
los fenómenos celulares que ocurren en esta etapa.
d. Describa los fenómenos celulares que tienen lugar
en las restantes etapas de la mitosis.
e. Explique cuál es el significado biológico de la misma.
11.. Describa la metafase y la anafase acompañando la descripción con un dibujo de
cada fase.
12. Suponga que una sustancia X ha demostrado ser efectiva contra ciertos tumores
porque frena el crecimiento de los mismos al inhibir algún proceso de la mitosis de las
células tumorales. Sabiendo que una de las características de estas células es su
capacidad para dividirse de manera casi indefinida, elabore una hipótesis del modo de
actuación de esta sustancia.
13. En relación con la figura adjunta, conteste las siguientes cuestiones:
a.
b.
c.
d.
¿Qué momento del ciclo celular representa cada uno de los esquemas indicados?
Ordénelos secuencialmente.
Nombre todos los componentes celulares representados en el esquema C.
Basándose en dos características, indique si los esquemas corresponden a una
célula procariótica, eucariótica animal o eucariótica vegetal.
e. ¿Cuál es la finalidad de este proceso en su conjunto?, ¿qué significado biológico
tiene? y ¿en qué células tiene lugar?
f. Concepto, significado celular y descripción de las fases de la mitosis.
14, Observe el esquema responda razonadamente a las siguientes preguntas:
1
2
3
a. Indique qué momento del ciclo celular representan los esquemas arriba indicados,
lo que señalan los números, y describa los fenómenos celulares que ocurren en A,
B y C.
b. Diga si los dibujos corresponden a una célula animal o vegetal.
c. Indique, fundamentando la respuesta, dos características en las que se basa.
15, Dada una célula con 2n = 6, dibuje la disposición de los cromosomas en la placa
metafásica mitótica
.16. ¿Qué consecuencias tendrá para la célula la ocurrencia de mitosis sin que se
produzca citocinesis?
17. ¿Qué consecuencias tendrá la división celular por mitosis para los organismos
unicelulares y pluricelulares?
18. Existen ciertas células que no llegan a completar el ciclo celular. ¿De qué células se
trata? ¿En qué fase se detienen? ¿A qué es debido?
19.
Investiga ¿Qué pros y qué contras podrían suponer para el hombre las
investigaciones sobre el control del ciclo celular?
20. El taxol es una droga que se utiliza para evitar la polimerización y despolimerización
de los microtúbulos. ¿Cómo afectaría esta sustancia a las células en división mitótica? ¿Y
al cáncer?
21. ¿Qué es la apoptosis celular? ¿Qué diferencias existen entre este proceso y la muerte
necrótica? ¿Qué influencia tiene la apoptosis en el desarrollo de enfermedades en un
individuo?
23. Una determinada especie animal posee 28 cromosomas en sus células
somáticas. Responde a las siguientes preguntas:
a) ¿Puede tener este organismo alguna célula con 27 cromosomas? ¿Por qué?
b) ¿Son todas las células de este organismo cromosómicas y genéticamente
idénticas? Fundamenta tu respuesta.
c) Indica cuántos cromosomas se observarán en una célula de este organismo en las
siguientes fases divisionales: anafase tardía, metafase, profase.
d) Si quisieras observar con detalle la estructura de un cromosoma, ¿en qué fase o
fases lo harías?
.24. ¿Qué sucedería en las células resultantes si en la anafase en uno de los
cromosomas no se produce la disyunción (separación) de las cromátidas hermanas?
Suponga una célula de 4 cromosomas, dibuje, incluyendo la no disyunción, la secuencia
de la mitosis, desde profase a telofase, incluida la citocinesis.
Fuentes: Manual de Biología y Geología en Secundaria y Bachillerato.
Jimeno, A, Ballesteros, M; Pardo A y Ucedo, L.1983.Biología COU Santillana, Madrid.
Guía sobre el Ciclo Celular & Mitosis
www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/.../mitosis.html
CICLO CELULAR
www.genomasur.com/lecturas/Guia12a.htm
Ciclo celular
mail.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/ciclo.htm
Ciclo celular
www.facmed.unam.mx/deptos/.../page0011.htm
Ciclo celular:
http://www.mips.biochem.mpg.de/proj/yeast/pathways/cell_cycle.html
Regulación del Ciclo
http://www.hiperbiologia.net/cel_euca/regulacion.htm
Guía sobre el Ciclo Celular y Mitosis
http://www.biologia.arizona.edu/cell/tutor/mitosis/09q.html