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Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning DIVISIÓN CELULAR Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning División celular en eucariotas Los organismos eucarióticos se dividen por mitosis para producir células idénticas. Es un proceso complejo que incluye 2 sistemas citosqueléticos. Las bandas de ADN linear se separan por sistemas motores complejos (huso mitótico). Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Cromosomas El contenido genético de una célula se conoce como genoma. Las moléculas de ADN de una célula están empacadas en sus cromosomas. 50 µm Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Cromosomas en eucariótidas Los cromosomas de eucariótidos Consisten de cromatina, un complejo de ADN y proteína que se condensa cuando cesa la división celular. En animales y plantas que se reproducen sexualmente: Las células somáticas tienen dos juegos de cromosomas (diploides). Los gametos sólo tienen un juego de cromosomas (haploides). Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Cromosomas El materialeucarióticos genético se mantiene en los cromosomas. Durante la división celular, los cromosomas se duplican precisamente. Los eucarióticos tienen uno o más cromosomas. El arreglo de los genes del núcleo es linear; sólo hay ADN circular en los mitocondrios y los cloroplastos. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Cromosomas eucarióticos El ADN del núcleo está protegido por la membrana nuclear y los nucleosomas. Los genes se arreglan en los cromosomas como cuentas. Estudios recientes en el Proyecto del Genoma Humano indican que hay ~30,000 genes. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Cromosomas eucarióticos Teñidos con Ab contra los centrómeros (amarillo) Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning 23 Cromosomas de Homo sapiens En los humanos existen 23 pares de cromosomas, un total de 46. Existen 2 cromosomas del sexo: X yY Los demás22 pares se llaman autososmas . Se pueden teñir con Giemsa para observar diferencias en la asociación entre ADN y proteínas. Las bandas son diferentes en cada cromosoma. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Ciclo celular El proceso de división celular mitótica es parte integral del ciclo celular. La división celular resulta en dos células hijas genéticamente idénticas. Las células duplican su material genético antes de dividirse. Esto asegura que cada célula hija reciba una copia exacta de su material genético, ADN. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Ciclo celular en eucariótidos Es una secuencia de eventos necesarios para la división celular y el crecimiento. Incluye dos fases principales: Interfase – es el tiempo después de la división celular; entre 2 divisiones. Fase mitótica – incluye la división del núcleo (mitosis) y la división del citoplasma (citoquinesis). Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Ciclo celular INTERFASE G1 S (síntesis de DNA) G2 Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Ciclo celular en eucarióticos Interfase: G1: Gap 1 Mantenimiento normal Funciones celulares básicas Es el punto donde se detienen la división celular. S: Sintesis de ADN Se dividen los centriolos. Se duplica el ADN. G2: Gap 2 Preparación para dividirse Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Fase M (Mitosis) Mitosis Profase Los cromosomas se condensan Metafase Los cromosomas se alinean en el ecuador. Anafase Los cromátidas hermanas se separan. Telofase Se reorganiza el núcleo. Citocinesis Las células hijas se separan. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Cromosoma duplicado Cada cromosoma duplicado consiste de: Dos cromátidas hermanas, que se separan durante la división celular. Un centrómero que une las cromátidas. 0.5 µm Una célula eucariótida tiene muchos cromosomas, se representa uno. Antes de la duplicación cada uno tiene una sola molécula de ADN. Duplicación de cromosoma (incluyendo síntesis de Luego de duplicado, un cromosoma consiste de dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero. Cada cromátida contiene una copia de una molécula de ADN. DNA) Centrómero Cromátidas Un proceso mecánico separa las cromátidas hermanas en dos cromosomas y las distribuye en dos células hijas (huso). Separación hermanas de cromátidashermanas Centrómeros Cromátidas hermanas Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Organización de cromosomas : Interfase y fase M En G1, los cromosomas son sencillos porque consisten de complejos de ADN sencillos / histonas. En S, los cromosomas se duplican y son dobles. Los cromosomas dobles se mantienen unidos por el centrómero. En G2, los cromosomas siguen siendo dobles. En M, la cromatina se condensa para tomar forma de cromosomas y las cromátidas hermanas individuales se hacen evidentes. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Mitosis en tejido vegetal) El tejido donde ocurre la mitosis en plantas se conoce como meristemático. Se encuentra en los ápices de los tallos y raíces y en las yemas de las hojas. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Etapas del ciclo celular Interfase Funciones normales Se duplican los cromosomas y los centríolos. Profase Temprana: la membrana nuclear se degrada, los cromosomas comienzan a condensarse. Tardía: los cromosomas se engrosan, se forma el huso mitótico entre los centríolos. Metafase Los cromosomas se alínean en el ecuador de la célula. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Continuación Anafase Se separan las cromátidas al dividirse el centrómero. Telofase Desaparece el huso. Reaparece la membrana nuclear y el nucleolo. Se encuentran dos juegos de cromosomas en los polos opuestos. Citoquinesis Se divide el citoplasma en dos células iguales. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Profase Desaparece la membrana nuclear. Desaparece el nucleolo. Se condensa la cromatina y toma forma de cromosomas. Cromosomas duplicados se engrosan. Los centríolos se dividen y emigran a los polos opuestos. Se forma el huso mitótico entre los centríolos. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Metafase Las fibras del huso se unen a los cinetocoros de las cromátidas de cada cromosoma. Los cromosomas se alínean en el plano ecuatorial de la célula. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Metafase Algunos microtúbulos del huso mitótico: Se unen a los cinetocoros de los cromosomas y los mueven hacia la placa de metafase. Áster Centrosoma Placa de Metafase Cromátidas hermanas cinetocoros Microtúbulos sobrelapados no-cinetocoro Microtúbulos cinetocoros (microtúbulos) 0.5 µm Centrosoma 1 µm Cromosomas Metafase en célula vegetal Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Anafase Las cromátidas hermanas se separan hacia los polos opuestos cuando se divide el centrómero. Los microtúbulos del huso mitótico las halan unidos al cinetocoro de cada una. Según se encogen se retraen. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Anafase Se separan las cromátidas hermanas. Se mueven a lo largo de los microtúbulos del cinetocoro hacia los polos opuestos. EXPERIMENTO 1 Los microtúbulos de una célula en anafase temprana se marcaron con tinte fluorescente que brilla en el microscopio (amarillo). Kinetochore Polo del huso Anafase en célula vegetal Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Telofase Las cromátidas individuales que se encuentran en polos opuestos se consideran cromosomas sencillos. Los cromosomas se alargan, se estiran y forman la red de cromatina. Reaparece la membrana nuclear y el nucleolo. Desaparece el huso mitótico. Citoquinesis La citoquinesis incluye la división del citoplasma en dos células iguales. Ocurre al final de la telofase. Interfase Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Cromosomas y microtúbulos (MTs) Los microtúbulos (MTs) se unen al centrómero en el cinetocoro. Cada cromátida hermana tiene un cinetocoro. Las cromátidas se separan durante mitosis. Los MTs halan los cromosomas aparte aplicando presión en los cinetocoros. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Los microtúbulos del huso y estructuras asociadas a MT Polos Centríolos Material pericentriolar Ásteres Microtúbulos astrales Huso mitótico MTs Polo- polo Cromosomas Cinetocoros MTs del cinetocoro Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Citoquinesis en células La citoquinesis: animales Depende de las fibras de actina y miosina que halan las células en la separación. La separación de cromosomas es dependiente de MT. En células animales se forma un surco de invaginación en la membrana celular que parte la célula en dos. Se deposita un anillo de microfilamentos contráctiles que halan la membrana hacia adentro. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Formación del surco de invaginación en la Citoquinesis animal Surco de invaginación Anillo contráctil de microfilamentos 100 µm Células hijas (a) Invaginación y división de una célula animal (SEM) Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Citoquinesis en células vegetales Se forma el huso mitótico, pero no hay centríolos en los polos. Tienen cuerpos polares del huso. Se forman vesículas del Cuerpo de Golgi sobre la placa ecuatorial. Forman una vesícula grande llamada fragmoplasto con los componentes de la pared. Se forma una placa celular que da origen a paredes nuevas. La célula se divide con la formación de una nueva pared celular. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Fases de mitosis animal G2 OF INTERPHASE rosomes centriole pairs) Nucleolus Chromatin (duplicated) Nuclear envelope Plasma membrane PROMETAPHASE PROPHASE Early mitotic spindle Aster Chromosome, consisting of two sister chromatids Centromere Fragments of nuclear envelope Kinetochore Nonkinetochore microtubules Kinetochore microtubule Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Fases de mitosis animal METAPHASE ANAPHASE Metaphase plate Spindle Centrosome at one spindle pole TELOPHASE AND CYTOKINESIS Cleavage furrow Daughter chromosomes Nuclear envelope forming Nucleolus forming Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Núcleo Mitosis en una célula vegetal Cromatina Cromosoma condensándose Nucleolo 1 Profase. La cromatina se condensa. El nucleolo comienza a desaparecer. El huso mitótico comienza a formarse, aunque no es visible en la foto. 3 Metafase. Se 2 Profase tardía. Los cromosomas se hacen visibles; consisten de dos cromátidas hermanas idénticas. Desaparece la membrana nuclear. 4 Anafase. Las completa el huso, y los cromosomas, unidos a microtúbulos en sus cinetocoros, se alinean en el ecuador. cromátidas de cada cromosoma se separan, y los cromosomas hijos se mueven hacia los polos de la célula según se acortan los microtúblos del cinetocoro. 5 Telofase. Los núcleos hijos se están formando. A la vez, la citocinesis comienza: se forma la placa celular, la cual divide el citoplasma en dos. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Cáncer y mitosis Los tumores malignos invaden los tejidos cercanos y pueden metastizarse. Exportando células cancerosas a otras partes del cuerpo donde forman tumores secundarios. Tumor vaso linfáticol Vaso sanguíneo Tejido glandular Células cancerosas 1 Un tumor cece de una sola célula cancerosa. Células cancerosas 2 invaden Células cancerosas se 3 tejido cercano. dispersan a través de los 4 vasos linfáticos y sanguíneos a otras partes del cuerpo.. Metastasis del tumor Un porciento pequeño de células cancerosas puede sobrevivir y establecer un nuevo tumor en otra parte del cuerpo. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Regulación del ciclo celular Existen dos tipos de proteínas reguladoras relacionadas con el control del ciclo celular: Ciclinas Quinasas dependientes de ciclinas (Cdks) Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Ciclinas La actividad de las ciclinas y las Cdks fluctúa durante el ciclo celular. (a) Fluctuation of MPF activity and cyclin concentration during the cell cycle M G1 S G2 M G1 S G2 M MPF activity Cyclin Time (b) Molecular mechanisms that help regulate the cell cycle 1 Synthesis of cyclin begins in late S phase and continues through G2. Because cyclin is protected from degradation during this stage, it accumulates. 5 During G1, conditions in the cell favor degradation of cyclin, and the Cdk component of MPF is recycled. Cdk Degraded Cyclin Cyclin is degraded 4 During anaphase, the cyclin component of MPF is degraded, terminating the M phase. The cell enters the G1 phase. G2 Cdk checkpoint MPF Cyclin 2 Accumulated cyclin molecules combine with recycled Cdk molecules, producing enough molecules of MPF to pass the G2 checkpoint and initiate the events of mitosis. 3 MPF promotes mitosis by phosphorylating various proteins. MPF‘s activity peaks during metaphase. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning División reduccional MEIOSIS Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Sexo y división En organismos eucariótidos que se reproducen sexualmente se combina su ADN para producir progenie. Tienen que preparar su ADN para que pueda combinarse con el DNA de otro individuo. El proceso que prepara el ADN se conoce como meiosis. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Sexo y diploidía (2N) Los organismos que se reproducen sexualmente combinan sus características genéticas por la separación y la recombinación de genes. Las células sexuales (gametos o meisporas) se forman por meiosis y son haploides (N) porque tienen 1 juego de cromosomas. Al recombinarse en la célula resultante de la fecundación, llamada cigoto tienen los dos juegos de cromosomas (uno de la madre y otro del padre). Es 2n o diploide. Tienen 2 cromosomas homólogos de cada tipo. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning La reproducción sexual provee mayor variabilidad en el genotipo Mejora la habilidad para adaptarse al medio ambiente. Los organismos 2N separan sus pares de homólogos durante la formación de las células sexuales. Los cromosomas homólogos se aparean: ocurre sinapsis. Forman un complejo sinaptonemal, donde ocurre el entrecruzamiento (“crossing over”) del material genético entre las cromátidas hermanas. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning La reproducción sexual provee mayor variabilidad en el Los homólogos que resultan del genotipo entrecruzamiento no son iguales a los parentales. Tienen una mezcla de genes, que produce una célula sexual algo diferente al complemento genético de cada padre. Cuando se une a otra célula sexual compatible durante la fecundación, el cigoto resultante tiene un complemento genético diferente de cada padre. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Complejo sinaptonemal El ADN se parte y recombina exactamente. El complejo sinaptonemal mantiene las cromátidas de los homólogos cercanas hasta que se complete el entrecruzamiento. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Entrecruzamiento y quiasmas La región del “crossover” forma una estructura en forma de X. Esta estructura se conoce como quiasma. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Primera división meiótica Interfase premeiótica: duplicación de ADN y de los centríolos. Profase I: Condensación de los cromosomas; sinapsis y “crossover”. Metafase I: Movimiento de cromosomas homólogos hacia el ecuador. Anafase I: Separación de los cromosomas de cada par de homólogos. Telofase I: Reformación de la membrana nuclear; citoquinesis. Intercinesis: no ocurre síntesis de ADN. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Meiosis I Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Segunda división meiótica Esta división (Meiosis II) ocurre exactamente igual que la mitosis: Profase II Los cromosomas se condensan otra vez. Metafase II Los cromosomas se mueven al ecuador, con sus centrómeros alineados hacia arriba. Anafase II Las cromátidas hermanas se separan. Se divide el centrómero. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Continuación Telofase II Se reforma la membrana nuclear. Citoquinesis Forma dos células hijas haploides (1n) llamadas gametos por cada una de las células que comenzó la división. Para un total de cuatro células N. Están listas para ser fecundadas. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Meiosis II Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Comparación entre la 1ra y 2da División Meiótica Los Homólogos se separan en MI Las cromátidas hermanas se separan en MII MI + M MII: + Entrecruzamiento Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Segunda división meiótica y formación de cuerpos polares Las células marcadas con una cruz roja en el siguiente diagrama se refiere a la pérdida de una línea de células en la mujer: En la formación de óvulos sólo una de las células hijas es fértil y permanece viva. Se debe a que la división es bien asimétrica y una de las células llamada cuerpo polar sale demasiado pequeña. Este parece ser un mecanismo para conservar y concentrar recursos en la célula que será fecundada y luego se desarrollará en el embrión. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Meiosis II en femeninas es diferente cuerpos Se convierte en el 1er cuerpo polar polares UN SÓLO ÓVULO Forma el 2do cuerpo polar Por lo tanto: Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Comparación de mitosis y meiosis Profase I Profase No sinapsis de homólogos, no “crossover”. Anafase Se separan las cromátidas hermanas Telofase Sinapsis de los cromosomas homólogos forma tétradas y ocurre “crossover”. Anafase I Se separan los cromosomas homólogos de cada par. Telofase I Se forman dos céluas hijas iguales con cromosomas simples Se forman dos células N con cromosomas duplicados Anafase II Mitosis es más parecida a la Meiosis II. Las cromátidas hermanas se separan. Se forman cromosomas sencillos. En meiosis se aparean los cromosomas homólogos. Se separan las cromátidas hermanas . Células N Se forman 4 células N con cromosomas simples. Copyright 2002 by Harcourt College Publishers, a division of Thomson Learning Ciclos de vida Los organismos difieren en el proceso de formar sus células sexuales. En las hembras ocurre ovogénesis y en los machos se producen espermatozoides por espermatogénesis, pero ambos forman gametos haploides. Fecundación es la unión de dos gametos N que resulta en la formación de un cigoto diploide que se desarrolla en un embrión.
