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Ciclo celular
PowerPoint Lectures for
Biology, Seventh Edition
Neil Campbell and Jane Reece
Lectures by Chris Romero
Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Las funciones clave de la división celular
• La capacidad de los organismos para
reproducirse distingue a los seres vivos de
materia no viviente
• La continuidad de la vida se basa en la
reproducción de las células, o división celular
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• En organismos unicelulares la división de una célula
reproduce el organismo entero
• Los organismos multicelulares dependen de la división para:
– Crecimiento y desarrollo a partir de una célula fertilizada
– Reparación
• La división celular es una parte integral del ciclo celular, el
cual corresponde a la vida de una célula desde su formación
hasta su propia división
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LE 12-2
100 µm
Reproducción
200 µm
Crecimiento y desarrollo
20 µm
Renovación de tejidos
La división celular generalmente resulta en células
hijas idénticas
• Las células duplican su material genético antes de
dividirse, asegurando que cada célula hija reciba
una copia exacta del material genético
• Una célula duplica su ADN, asignando las dos
copias a extremos opuestos de la célula, y sólo
entonces se divide en células hijas
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Organización celular del material genético
• La dotación de ADN de una célula (su información
genética) se denomina genoma
• Las moléculas de ADN en una célula se
empaquetan en cromosomas
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• Todas las especies eucariotas tienen un número
característico de cromosomas en cada núcleo celular
• En humanos las células somáticas (no reproductivas)
tienen dos juegos de cromosomas por lo tanto son
diploides
• Los gametos (células reproductivas: óvulos y
espermatozoides) tienen la mitad de los cromosomas de
las células somáticas y son haploides
• Los cromosomas eucariotas consisten de cromatina, un
complejo de ADN y proteínas que se condensan durante la
división celular
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LE 12-3
25 µm
Distribución de cromosomas durante la división
celular
• En la preparación para la división celular, el ADN
se replica y los cromosomas se condensan
• Cada cromosoma duplicado tiene dos cromátidas
hermanas, que se separan durante la división
celular
• El centrómero es la "cintura" estrecha del
cromosoma duplicado, en donde las dos
cromátidas están más estrechamente unidas
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LE 12-4
0.5 µm
Duplicación de
cromosomas
(síntesis de ADN)
Centrómero
Cromátidas
hermanas
Separación
de cromátidas
hermanas
Centrómeros
Cromátidas hermanas
• La división celular eucariótica consiste en:
– Mitosis, la división del núcleo
– Citocinesis, la división del citoplasma
– Los gametos son producidos por una variación
de división celular llamada meiosis
• La meiosis produce células hijas no idénticas que
sólo tienen un conjunto de cromosomas, es decir
la mitad que la célula madre
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La fase mitótica alterna con la interfase en el ciclo
celular
• En 1882 el anatomista alemán Walther Flemming
desarrolló colorantes para observar los
cromosomas durante mitosis y citocinesis
• Para Flemming, la célula simplemente se hizo
más grande entre una división celular y el
siguiente
• Ahora sabemos que muchos eventos críticos
ocurren durante ésta etapa de la vida de una
célula
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Fases del ciclo celular
• El ciclo celular consiste en
– Fase mitótica (M) (mitosis y citocinesis)
– Interfase (crecimiento celular y copia de los
cromosomas en la preparación para la división celular)
• La Interfase (cerca del 80-90% ciclo celular) puede ser
dividida en subfases:
– Fase G1 (“primer intervalo”)
– Fase S (“síntesis”)
– Fase G2 (“segundo intervalo”)
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INTERFASE
G1
S
(Síntesis de ADN)
G2
• La Mitosis se divide convencionalmente en cinco
fases:
– Profase
– Prometafase
– Metafase
– Anafase
– Telofase
• La Citosinesis tiene lugar a finales de la telofase
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LE 12-6ca
G2 DE INTERFASE
PROFASE
PROMETAFASE
LE 12-6da
METAFASE
ANAFASE
TELOFASE Y CITOCINESIS
El huso mitótico
• El huso mitótico es un aparato de microtúbulos que
controla el movimiento de los cromosomas durante la
mitosis
• El ensamblaje de microtúbulos del huso comienza en el
centrosoma o centro de organización de microtúbulos
• El centrosome se replica formando dos centrosomoas
que migran a polos opuestos de la célula
• Un aster (una matriz radial de microtúbulos cortos) se
extiende desde cada centrosoma
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• El huso incluye los centrosomas, los microtúbulos
del huso, y los ásteres
• Algunos microtúbulos del huso se unen a los
cinetocoros de los cromosomas y mueven los
cromosomas a la placa de la metafase
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LE 12-7
Aster
Microtúbulos
Cromátidas
hermanas
Cromosomas
Centrosoma
Placa de la
Metafase
Cinetocoros
Centrosoma
1 µm
Microtúbulos
superpuestos no
pertenecientes al
cinetocoro
superpuestos
Microtúbulos
del cinetocoro
0.5 µm
• En la anafase, las cromátidas hermanas se
separan y se mueven hacia extremos opuestos
de la célula
• Los microtúbulos se acortan por
despolimerización en sus extremos
cinetocóricos
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LE 12-8b
Movimiento del
cromosoma
Microtúbulo
Proteína
motora
Cromosoma
Cinetocoro
Subunidades
de Tubulina
• Los microtúbulos polares se sobrelapan unos
sobre otros y empujan unos contra otros
elongando la célula
• En Telofase, se forman núcleos hijos
genéticamente idénticos en los extremos
opuestos de la célula
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Citocinesis
• En células animales la citocinesis se produce por
un proceso conocido como escisión, formando un
surco de segmentación
• En células vegetales, se forma una placa celular
durante la citocinesis
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LE 12-9a
100 µm
Surco de segmentación
Anillo contráctil de
microfilamentos
Células hijas
Escisión de una célula animal
LE 12-9b
Vesículas formando
la placa celular
Pared de célula
madre
1 µm
Placa celular Nueva pared celular
Células hija
Formación de placa celular en una célula vegetal
LE 12-10
Núcleo
Nucléolo
Condensación
de la cromatina Cromosomas
Profase.
La cromatina se condensa.
El nucléolo está empezando
a desaparecer.
Aunque aún no es visible en
la micrografía, el huso
mitótico está empezando a
formarse.
Prometafase.
Ahora vemos cromosomas
discretos; cada uno consta
de dos cromátidas hermanas
idénticas. Más tarde, en
prometafase, la envoltura
nuclear se fragmentará.
Placa celular
Metafase.
El huso está completo, y
los cromosomas unidos a
los microtúbulos en sus
cinetocoros, están todos
en la placa de la metafase.
Anafase.
Las cromátidas de cada
cromosoma se han
separado, y los
cromosomas hijos se están
moviendo a los extremos de
la célula como sus
microtúbulos del cinetocoro
se acortan.
10 µm
Telofase.
Los núcleos hijos se están
formando. Mientras tanto,
la citocinesis ha
comenzado:
La placa de la célula, que
dividirá el citoplasma en
dos, está creciendo hacia
el perímetro de la célula
madre.
El ciclo celular es regulado por un sistema de
control molecular
• La frecuencia de la división celular varía con el
tipo de célula
• Estas diferencias del ciclo celular son el resultado
de la regulación a nivel molecular
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El sistema de control del ciclo celular
• Los eventos secuenciales del ciclo celular son
dirigidos por un sistema de control del ciclo
celular, que es similar a un reloj
• El reloj tiene puntos de control específicos en los
que se detiene el ciclo celular hasta que se recibe
luz verde para continuar
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LE 12-14
Punto de control G1
Sistema de
Control
G1
M
Punto de control
M
G2
Punto de control G2
S
• Para muchas células el punto de control G1
parece ser el más importante
• Si una célula recibe luz verde para continuar en el
punto de control G1, usualmente completará las
fases S, G2 y M y se dividirán
• Si la célula no recibe luz verde, saldrá del ciclo
cambiando a un estado de no división
denominado fase G0
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LE 12-15
G0
Punto de control G1
G1
Si una célula recibe una
señal para seguir en el
punto de control G1, la
célula continúa en el ciclo
celular.
G1
Si una célula no recibe una
señal de luz verde en el punto
de control G1, la célula saldrá
del ciclo celular y entrará en G0,
un estado de no división.
El reloj del ciclo celular: Ciclinas y quinasas
dependietnes de ciclina
• Dos tipos de proteínas reguladoras están
involucradas en el control del ciclo celular:
ciclinas y quinasas dependientes de ciclina
(“Cdks” por sus siglas en inglés)
• La actividad de las ciclinas y las “Cdks” fluctúa
durante el ciclo celular
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LE 12-16a
M
G1
S
G2
M
G1
S
G2
M
Actividad MPF
Ciclina
Tiempo
Fluctuación de la actividad de MPF y concentración
de ciclina durante el ciclo celular
LE 12-16b
Ciclina
degradada
La ciclina
se degrada
Punto de
control G2
MPF
Cdk
Acumulación de Ciclina
Cdk
Ciclina
Mecanismos moleculares que ayudan a regular el ciclo delular
Señales de detención y continuación: Señales
internas y externas en los puntos de control
• Un ejemplo de una señal interna es que
cinetocoros no unidos a los microtúbulos del huso
envían una señal molecular que retrasa la
anafase
• Algunas señales externas son factores de
crecimiento, proteínas liberadas por ciertas
células que estimulan otras células para dividirse
• Por ejemplo el factor de crecimiento derivado de
plaquetas (PDGF) estimula la división de células
de fibroblastos humanos en cultivo
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Escalpelos
Placa de
petri
Sin PDGF
Con PDGF
Sin PDGF
Con PDGF
10 mm
• Otro ejemplo de señales externas es la inhibición
denso-dependiente, en el que las células detienen
su crecimiento
• La mayoría de las células animales también
exhiben dependencia de anclaje, en el que deben
estar unidos a un sustrato para dividirse
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Las células se anclan a la superficie
del plato y se dividen (dependencia de anclaje).
Cuando las células han formado una capa
simple completa, dejan de dividirse
(inhibición dependiente de la densidad).
Si algunas células se raspan, las células
restantes se dividen para llenar el vacío y
luego se detienen
(inhibición dependiente de la densidad).
Células de mamífero normales
25 µm
Las células cancerosas no exhiben
dependencia de anclaje ni inhibición
denso-dependiente
25 µm
Células cancerígenas
Perdida del control del ciclo celular en células
cancerígenas
• Las células cancerígenas no responden
normalmente a los mecanismos de control del cuerpo
• Estas células forman tumores, masas de células
anormales dentro de tejidos normales
• Si las células anormales permanecen en el sitio
original, el tumor se denomina tumor benigno
• Los tumores malignos invaden los tejidos
circundantes y pueden hacer metástasis, la
exportación de células de cáncer a otras partes del
cuerpo en los que pueden formar tumores
secundarios
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LE 12-19
Vaso
linfático
Tumor
Vaso
sanguíneo
Tejido
Glandular
Célula cancerígena
Un tumor crece a
partir de una única
célula de cáncer.
Células cancerígenas
Invaden tejidos vecinos
Las células se
propagan a través de
los ganglios y los
vasos sanguíneos a
otras partes del cuerpo.
Tumor
metastásico
Un pequeño porcentaje
de las células cancerosas
puede sobrevivir y
establecer un nuevo
tumor en otra parte
del cuerpo.