Download Tema 8. El núcleo, mitosis y meiosis

NÚCLEO
Contiene el material genético en su interior y está
separado del resto de la célula por una envoltura
porosa, la envoltura nuclear que permite el
intercambio de moléculas con el citoplasma
Todas las células eucariotas presentan un núcleo
salvo las siguientes excepciones:
• Eritrocitos: sin núcleo
• Células del músculo estriado: forman un sinticio
• Osteoclastos: plasmodio
• Paramecios: dinucleados
NÚCLEO
• ENVOLTURA NUCLEAR:
• Formada por una doble membrana, la externa y la interna,
separadas por el espacio intermembranoso que se continúa
con el espacio reticular.
• La membrana externa lleva adheridos ribosomas y se
continúa
con
la
membrana
del
retículo
el
retículo
endoplasmático.
• La membrana interna tiene estructura fibrosa y sirve de
anclaje a los cormosomas
• La envoltura presenta poros nucleares a través de los cuales
se produce el intercambio de moléculas entre el citoplasma y
el núcleo.: salen ARNm, ARNr y ARNt y entran las proteínas
necesarias para la duplicación y transcripción del ADN
ESTRUCTURA DEL PORO NUCLEAR
NÚCLEO
NUCLEOPLASMA:
• Es el medio interno acuoso donde se encuentran los componentes del núcleo.
• Además de los ácidos nucleicos contiene riboproteínas y enzimas.
NUCLÉOLO:
•Descubierto por Fontana en 1781.
•Se ve como un corpúsculo esférico carente de membrana
que solo puede verse cuando la célula no está en división.
•Se localiza cerca de la envoltura nuclear:
• Se distingues:
• Zona granular: subunidades ribosomales en proceso de
maduración.
•Zona fibrilar: ARNr y proteínas.
•NOR: región del ADN en la que se localizan los genes que
codifican para el ARNr.
• Puede haber más de uno.
NÚCLEO
•CROMATINA: filamentos de ADN en diferente grado de compactación y asociados a proteínas.
•Proteínas:
•Histonas: H1, H2A, H2B, H3, H4
•No histonas: implicadas en la replicación, transcirpción y regulación del ADN
•Tipos:
• Heterocromatina: cromatina que no transcribe y que permanece siempre condensada. A su
vez puede ser:
•Constitutiva: siempre está condensada. Se localiza alrededor del centrómero o en un
brazo del cromosoma. Son secuencias altamente repetidas denominadas ADN satélite y
que intervienen en el apareamiento de los cromosomas durante la sinapsis meiótica.
•Facultativa: cromatina que se inactiva de forma específica en cada estirpe celular durante
el proceso de diferenciación celular. Ej en el cromosoma X de las hembras se inactiva
determinadas regiones para impedir que se expresen dos veces.
• Eucromatina: es la más abundante y está menos condensada que la anterior. Es activa tanto
en la réplica como en la transcripción de ADN.
NIVELES DE COMPACTACIÓN DE LA CROMATINA
Fibra nucleosómica (10 nm)
Fibras de 10 y 30 nm
LOS CROMOSOMAS
Son estructuras filamentosas formadas por ADN y proteínas visibles durante la
división celular. Son el grado máximo de compactación de la cromatina.
Se pueden distinguir los siguientes elementos:
Cromátidas: cada uno de los brazos del
cromosoma. Los dos brazos contienen
la misma información genética, un brazo
es resultado de la replicación del otro,
por eso se dice que son cromátidas
hermanas.
Centrómero: región de unión de dos
cromátidas
LOS CROMOSOMAS
CARIOTIPO
El cariotipo es el conjunto de cromosomas de una especie.
Tipos de cromosomas:
•Heterocromosomas o cromosomas sexuales: son muy diferentes
entre sí e intervienen en la determinación del sexo. A uno de ellos
se le llama X y al otro Y . En mamíferos, las hembras son XX y los
hombres XY.
•Autosomas: Constituyen el resto de los cromosomas y son los
mismos en los dos sexos.
El ser humano tiene 46 cromosomas:
- 22 pares de cromosomas homólogos
- 2 cromosomas sexuales
Clasificación de los organismos en
función del número de cromosomas:
•
Organismos haploides: Poseen un
solo juego de cromosomas. Se
representa con la letra n.
•
Organismos diploides: Poseen un
número par de cromosomas en sus
células somáticas (no reproductoras)
. Estos cromosomas se denominan
homólogos, un juego procede de la
madre y otro del padre. Se
representan con 2n.
EL CICLO CELULAR
•
La mayoría de las células se reproducen mediante un mecanismo denominado
división celular, mediante el cual se originan dos células hijas idénticas a la célula
madre.
•
Células que no se dividen: células musculares estriadas, eritrocitos y neuronas.
•
Ciclo celular: secuencia de modificaciones que sufre una célula desde su
formación hasta que se divide originando dos células hijas.
Fases del ciclo celular:
•
Interfase: es la más larga del ciclo. La célula presenta un núcleo diferenciado y
durante este periodo la célula realiza muchas funciones. Al final del periodo se
produce la replicación del ADN.
•
Fase de división (M): EL núcleo desaparece y los cromosomas se hacen visibles.
EL CICLO CELULAR
EL CICLO CELULAR
Fase mitótica (M): Implica una serie de eventos que se inician con la división mitótica o
mitosis.
Interfase: durante este periodo se produce el crecimiento de la célula y la duplicación
del ADN. La interfase se divide en tres intervalos:
• M-G1: Crecimiento celular y síntesis de proteínas. Supervisa el entorno y el tamaño.
• S: Duplicación del ADN y síntesis de histonas.
• G2-M: comprobación de la correcta duplicación del ADN, síntesis de proteínas,
duplicación del centrosoma y duplicación de las estructuras necesarias para la
mitosis.
Si las condiciones celulares no son favorables, las células retrasan su progreso en S
pudiendo entrar en un estado especializado de reposo denominado Go
LA DIVISIÓN CELULAR EN CÉLULAS EUCARIOTAS
En la fase de división o fase M, a partir de una célula madre se originan dos
células hijas con idéntico número de cromosomas que la célula progenitora.
Se puede distinguir dos fases:
•
Mitosis o cariocinesis: división del material genético.
•
Citocinesis: división del citoplasma
• Cuando los cromosomas se duplican en la fase S cada una de las copias se
mantiene unida como idénticas cromátidas hermanas .
• A medida que el ADN se va replicando , se depositan unas proteínas
denominadas cohesinas que se mantienen unidas las cromátidas.
MITOSIS
PROFASE:
• La cromatina se condensa y se ven los cromosomas compuestos por dos
cromátidas.
• En el citoplasma se empieza a ensamblar el huso mitótico entre los
centrosomas.
• Los centrosomas que se han duplicado durante la interfase comienzan a migrar
a los polos opuestos del núcleo.
• El nucléolo desaparece
PROMETAFASE
• Comienza con la ruptura brusca de la membrana nuclear.
• Los cromosomas se anclan a los microtúbulos del huso a través de los
cinetocoros y comienzan a moverse activamente.
MITOSIS
METAFASE
• Los cromosomas condensados se disponen en el centro de la célula,
formando la placa ecuatorial unidos por el cinetocoro a las fibras del
huso
MITOSIS
ANAFASE
• Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan sincrónicamente y se
dirigen a los polos opuestos de la célula arrastradas por los filamentos del huso
acromático.
TELOFASE
•
•
•
•
Reaparece el nucléolo
Descondensación de los cromosomas.
Formación de la envoltura nuclear.
Comienza la división citoplasmática con la unión del anillo contráctil a la
membrana plasmática
MITOSIS
MITOSIS
HUSO MITÓTICO
El huso mitótico está formado por microtúbulos que se ensamblan desde el centrosoma.
Hay tres tipos de microtúbulos:
a) Astrales: radian en todas las
direcciones. Contribuyen a separar
el huso y orientar la célula.
a) Del Cinetocoro: se unen a los
cinetocoros de cada cromátida.
Unen los cromosomas al huso.
a) Interzonales: confluyen en el
ecuador del huso y son los
responsables de la forma simétrica
y bipolar del huso
CITOCINESIS
• Es la división del citoplasma y el reparto de los orgánulos celulares.
• Comienza en anafase y termina en telofase.
CÉLULAS ANIMALES: se realiza por estrangulación del citoplasma.
1. Iniciación
• Aparición de un surco de anclaje en la superficie celular.
• En animales y muchos eucariotas unicelulares, la estructura asociada es el
anillo contráctil compuesto por filamentos de actina y miosina.
• El huso mitótico especifica la localización del anillo contráctil y por lo tanto el
plano de división celular.
2. Contración
• El suco se hace progresivamente más profundo alrededor de la célula.
• El anillo se une a la cara interna de la membrana plasmática y se contrae hasta
que la célula se divide en dos.
CITOCINESIS
3. Inserción
• Al mismo tiempo una nueva membrana se inserta en la
membrana adyacente al anillo por fusión de vesículas
intracelulares.
4. Finalización
• El anillo contráctil desparece cuando la membrana plasmática
forma el cuerpo medio (midbody).
• El cuerpo medio persiste entre las células hijas y contiene
restos del huso.
• Posteriormente las dos células hijas se separan
CITOCINESIS
CÉLULAS VEGETALES: debido a la presencia de la pared celular la
citocinesis en células vegetales presenta diferencias con respecto a la
animal.
• El citoplasma es dividido desde dentro por la construcción de una pared
celular denominada placa celular entre los núcleos hijos.
• La orientación de la placa celular determina la posición de las células
hijas en relación con las células vecinas (determina la forma de la planta).
• El ensamblaje de la placa celular comienza al final de la anafase y es
guiada por una estructura denominada fragmoplasto que contiene el
resto de los microtúbulos interzonales.
• Pequeñas vesículas derivadas del Gogi son transportadas hasta el
ecuador del fragmoplasto.
• Las vesículas se fusionan formando un disco denominado placa celular
temprana que crece hacia afuera hasta alcanzar la membrana
plasmática y la pared celular.
CITOCINESIS EN CÉLULAS VEGETALES
MEIOSIS
La
meiosis
es
una
división
reduccional de la célula, ya que a
partir
de
una
célula
madre
El paradigma meiótico
diploide (2n) se forman cuatro
células hijas haploides (n).
Este proceso ocurre a través de
S
2n
2C
2n
4C
dos divisiones sucesivas de la
Meiosis-I
célula (meiosis I y II) y con una
sola ronda de replicación del
ADN.
En
Meiosis-II
todos
meiosis
1n
2C
los
tiene
vertebrados
lugar
en
la
las
gónadas y las células que se
forman se denominan gametos.
1n
1C
FASES DE LA MEIOSIS
INTERFASE: Periodo anterior a la meiosis en el cual se produce la duplicación del ADN
MEIOSIS I
Profase I:
• Es la fase más larga (90% del total)
• Los cromosomas se condensan hasta hacerse visibles.
• Los cromosomas homólogos se aparean formando un bivalente.
• Los cromosomas homólogos intercambian parte de su material genético en un
proceso denominado sobrecruzamiento, mediante el cual se garantiza que las
células hijas sean distintas a la célula madre.
Metafase I:
• Los cromosomas homólogos se sitúan en el ecuador de la célula.
Anafase I:
• Los filamentos del huso comienzan a separar a los cromosomas homólogos.
Telofase I y citocinesis:
• Se forman dos células hijas haploides (n) con la mitad de cromosomas que la
célula madre
Fases de la primera división meiótica
Zigotene
Leptotene
Paquitene
Telofase-I
Diplotene
Diacinesis
Anafase-I
Prometafase-I
Metafase-I
PROFASE I
LEPTOTENE
• Los cromosomas se condensan hasta hacerse
visibles al microscopio óptico.
• Cada uno está formado por dos cromátidas
estrechamente unidas que no se distinguen
hasta el final de la profase.
• Cada cromosoma está unido por su extremos a
la envoltura nuclear.
ZIGOTENE
• Los cromosomas homólogos se aparean hasta
estar completamente alineados punto por
punto en toda su longitud.
• Este apareamiento (sinapsis) se realiza
mediante la formación del complejo
sinaptonémico.
• Los cromosomas homólogos se unen
formando un bivalente.
COMPLEJO
SINAPTONÉMICO
PROFASE I
PAQUITENE
• Se produce la recombinación genética, crossingover o intercambio de material genético entre las
cromátidas de los cromosomas homólogos.
• El proceso de recombinación se completa
mientras los cromosomas están unidos al
complejo sinaptonémico.
DIPLOTENE
• Los cromosomas homólogos comienzan su
separación permaneciendo unidos por los puntos
en los que ha ocurrido el sobrecruzamiento,
denominados quiasmas.
• En esta fase, que puede durar años, se
descondensan parcialmente los cromosomas y
se produce síntesis de ARN.
RECOMBINACIÓN GENÉTICA
Paquitene
PROFASE I
DIACINESIS
• Los cromosomas se condensan al
máximo y sud dos cromátidas se
hacen visibles.
• Cada per de cromátidas hermanas
está unida por el centrómero.
• Cada par de cromosomas
homólogos permanece unido por los
quiasmas.
• Desaparecen el nucléolo y la
envuelta nuclear.
• Se forma el huso y comienzan a
polimerizarse las fibras cinetocóricas.
Cohesividad de cromátidas hermanas:
• Mediante proteínas que asocian los brazos cromosómicos
• Unión de los centrómeros
Los cromosomas homólogos permanecen unidos por los quiasmas
Cohesión de brazos
Cohesión
centromérica
Diplotene
Metafase-I
Anafase-I Metafase-II Anafase-II
Quiasmas: la visualización de la
recombinación entre homólogos
quiasma
Diplotene
materno
paterno
quiasma
cromátidas
hermanas
Metafase-I
•
•
•
En la placa ecuatorial se disponen los bivalentes.
Los centrómeros de cada par de homólogos se situan en lados opuestos
de la placa
Los cinetocoros de las cromátidas que pertenecen al mismo cromosoma
están fusionados y se orientan hacia el mismo polo
Anafase-I
•
Los pares de cromosomas homólogos
comienzan a separarse al ser arrastrados
por los microtúbulos del huso acromático
hacia los polos opuestos.
•
Como los cinetocoros están fusionados se
separan los cromosomas homólogos.
•
Cada cromosoma formado por dos
cromátidas en las que se ha producido
recombinación genética se dirigen a un
polo de la célula.
Telofase-I y citocinesis
•
Reaparecen la membrana nuclear y el nucléolo
•
Los cromosomas sufren una pequeña descondensación.
•
Se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas que tenía la
célula madre.
FASES DE LA MEIOSIS
MEIOSIS II
Profase II:
Sin pasar por un periodo de interfase, se vuelve a formar el huso y los cromosomas,
constituidos por dos cromátidas se mueven hacia la placa ecuatorial.
Metafase II:
Los cromosomas se disponen en el ecuador de la célula.
Anafase II:
Se separan las cromátidas hermanas y cada una se dirige hacia un extremo de la
célula.
Telofase II y citocinesis
Se obtienen cuatro células hijas haploides (n) distintas cada una con la mitad de
cromosomas que la célula madre.
Fases de la segunda división meiótica
APAREAMIENTO Y RECOMBINACIÓN DE LOS CROMOSOMAS
SEXUALES EN MAMÍFEROS EUTERIOS
MITOSIS
MIOSIS
Se produce en las células
somáticas
Solo se produce en las células
madre de los gametos.
Es un proceso corto
Es un proceso largo
No precisa que los cromosomas
estén emparejados, por lo que
puede ocurrir en células
haploides y diploides.
Solo se produce en células
diploides, ya que los homólogos
están emparejados.
El núcleo se divide una sola vez
El núcleo se divide dos veces
No hay sobrecruzamiento
Hay sobrecruzamiento
Durante la anafase se separan
cromátidas hermanas
Durante la anafase I se separan
cromosomas homólogos y en la
anafase II se separan
cromátidas hermanas.
Se originan cuatro células
Se originan dos células idénticas
genéticamente distintas y con la
entre sí y con los mismos
mitad de los cromosomas de la
cromosomas que la madre
célula madre
SIGNIFICADO DE LA MITOSIS Y LA MEIOSIS
• En los organismos pluricelulares, la división celular por mitosis supone la renovación
de las células perdidas y el crecimiento del individuo por divisiones sucesivas a partir
de una célula, el cigoto.
• En organismos unicelulares, la mitosis es un mecanismo de reproducción asexual
que permite aumentar el número de individuos de la población . En este caso los
hijos son idénticos a sus padres.
• Mediante la meiosis se originan gametos haploides. Durante la fecundación, los
gametos haploides unen sus núcleos para formar una célula diploide, el cigoto, que
crecerá por divisiones mitóticas hasta formar un individuo completo.
• La meiosis garantiza que los organismos con reproducción sexual mantengan su
número cromosómico.
• El proceso de sobrecruzamiento y de segregación independiente ocurridos durante la
meiosis, son una de las formas en las que se genera la variabilidad genética.
FORMACIÓN DE GAMETOS
Gametogenésis: proceso de formación de gametos. Ocurre en las gónadas.
•
Espermatogénesis: formación de gametos masculinos. Se realiza en los
testículos. Cada célula diploide producirá cuatro células haploides, dos de ellas
protadoras de un cromosoma X y dos con un cromosoma Y.
•
Ovogénesis: formación de gametos femeninos. Se realiza en los ovarios. Cada
célula madre tras las meiosis da lugar a cuatro células haploides, un óvulo y
tres corpúsculos polares. Todas las células tienen un cromosoma X.
MEIOSIS Y CICLOS VITALES
Según el momento en el que ocurre la meiosis, se distinguen tres tipos
de meiosis,
que origina tres tipos de ciclos vitales.
1. MEIOSIS INICIAL O ZIGÓTICA:
• Ocurre durante la primera división del cigoto. Por tanto, a excepción
del cigoto, todos los demás estados del ser vivo son haploides
(número n de cromosomas).
• A los organismos con este ciclo de vida se les denomina haplontes, y
se presenta en algunos protoctistas autótrofos, y en algunos
protozoos y hongos.
MEIOSIS Y CICLOS VITALES
2. MEIOSIS INTERMEDIA O ESPOROGÉNICA:
• La meiosis ocurre en la fase diploide del ser vivo
• Se forman individuos en fase haploide o gametofítica, donde se
forman los gametos, que se unirán para pasar de nuevo a la fase
diploide
• Este ciclo de vida donde se van alternando la fase diploide y
haploide se denomina haplo-diplonte y se da en todas las plantas
y en muchos protoctistas autótrofos y hongos
MEIOSIS Y CICLOS VITALES
3. MEIOSIS TERMINAL O GAMÉTICA:
• La meiosis ocurre en el momento de la formación de los
gametos.
• Por tanto, a excepción de estas células, todos los demás
estados del ser vivo son diploides.
• Se denomina diplontes a los seres vivos con este ciclo de vida,
y son la mayoría de los animales, bastantes algas
macroscópicas y protozoos, y algunos hongos acuáticos.