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30/01/2013
Procariotas: Fisión Binaria ó Bipartición
DIVISIÓN CELULAR
CÉLULAS:
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.
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
TAMAÑO GENOMA
Eucariotas: Cariocinesis y Citocinesis
HOMBRE
Homo sapiens = 3,2 x 106 bp
Célula interfásica
citoplasma
núcleo
CEBOLLA
Allium cepa = 16,75 x 106 bp
Profase (prometafase) Metafase Anafase Telofase
MITOSIS
SORDARIA
Sordaria macrospora = 39,8 x 106 bp
CITOCINESIS
Es un proceso de recambio celular
2 células interfásicas
CROMOSOMAS
CROMOSOMAS
Cromátidas hermanas
p
migración
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
Central
Metacéntrico
NOR ‐‐‐rRNA
q
1q2.4
Entre el centro Submetacéntrico
y el extremo
telómero
centrómero
1 cromátida 2 cromátidas hermanas
Próximo al extremo
Acrocéntrico
En el extremo
Telocéntrico
Cromátidas Cromosomas hermanas hijos
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CROMOSOMAS
CARIOTIPO IDIOGRAMA
Autosómicos vs sexuales
Homogamético‐ Heterogamético
XY
XX
Heterogamético: ♂XY ó ♀ZW
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)
Cada una de las formas alternativas que puede presentar un gen se denomina alelo
CROMOSOMAS
CICLO CELULAR (Eucariotas)
Células proliferantes:
Dotación cromosómica:
n
un cromosoma de cada clase.
Diplode
2n
una pareja de cromosomas de cada clase =
M
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:
G2
G0
Haploide: MITOSIS =
Fase S
G1
GENOMA es la totalidad de la información genética que posee un organismo
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.
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
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Las células hijas tienen el mismo genotipo que la célula madre
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 A
Heterocigótico AaBb
a
b
B
Célula AA Célula AA BB Célula Aa Bb
AaBb
AABB
AA
2 células AA 2 células AA BB 2 células Aa Bb
AA
AA
AABB
AABB
AaBb
AaBb
CARIOCINESIS, MITOSIS
1 cromátida
Células eucariotas
REPLICACIÓN, fase S
PROFASE: condensación cromosómica
2 cromátidas
Heterocigótico AaBb
Heterocigótico AaBb
CARIOCINESIS, MITOSIS
CARIOCINESIS, MITOSIS
ANAFASE: migración hacia los polos de las cromátidas hermanas
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
Heterocigótico AaBb
Heterocigótico AaBb
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RESUMEN MITOSIS
CARIOCINESIS, MITOSIS
TELOFASE: descondensación de los cromosomas y formación de la membrana nuclear
A
b
(b) Profase:
(c) Prometafase:
(a) Interfase:
(d) Metafase:
(e) Anafase:
Los cromosomas Los cromosomas Los Los centrómeros se Los centrómeros se enrollan y se forman claramente cromosomas disponen en la (f) Telofase:
se dividen y los acortan, los estructuras dobles; placa metafásica.
están cromosomas
Los cromosomas centriolos se los centriolos extendidos y hijos migran a hijos llegan a los Las fibras del huso dividen y se alcanzan los polos polos opuestos
desespiraliza‐
polos y se se unen a ambos separan. opuestos; se forman NOTA: ahora las dos, formando lados de los producen los
las fibras del huso
la CROMATINA La membrana centrómeros por los llamamos “cromosoma pasos inversos a la nuclear comienza B
a
AA
A
hijo” en vez de cromátidas hermanas
RAZÓN: Cada una tiene un centrómero diferente.
Profase.
En vegetales se inicia la Suele iniciarse la citocinesis
síntesis
de la placa celular.
Otros materiales hereditarios
RESUMEN MITOSIS
A
cinetocoros
a descomponerse. Comienzan a formarse las fibras del huso
Heterocigótico AaBb
Aa
A
Orgánulos citoplasmáticos (ADN): todos el mismo a
ADN
‐ Mitocondrias ‐ Cloroplastos
AA
A A
AA
aa
Virus:
‐ ADN
A
A
Todos AA
A
A
A
a
A
Todos Aa
a
‐ ADN‐ARN
‐ ARN
Homocigoto produce homocigotos Heterocigoto produce heterocigotos
exclusivamente
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)
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CICLO CELULAR (MEIOSIS)
MEIOSIS
Fase S
G1
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.
G2
G0
Células proliferantes:
M
Meiosis
G1
G1
II I
Nº de cromosomas
Nº de cromátidas
Cantidad de ADN
2n
2n
2C
S
G2
2n
_______ 4n
_______ 4C
Meiosis I
2n
4n
Meiosis II
n
2n
2C
n
n
C
reduccional ecuacional
Célula sexual diploide origina 4 células hijas haploides
generalmente diferentes entre sí y a las de sus padres (gametos que originaron al individuo)
A
Heterocigótico AaBb
a
b
B
PROFASE I 1 cromátida
DURANTE LA PROFASE I TIENE LUGAR UN EVENTO CLAVE: EL
APAREAMIENTO DE LOS CROMOSOMAS HOMÓLOGOS (SINAPSIS):
Bivalente---Tétrada (4 cromátidas hermanas dos a dos)
REPLICACIÓN, fase S
ESTE APAREAMIENTO ES UN RASGO EXCLUSIVO DE LA MEIOSIS
LEPTOTENO
CIGOTENO
PAQUITENO
DIPLOTENO
DIACINESIS
S
segregación
2 cromátidas
Heterocigótico AaBb
PROFASE I
Leptoteno: se inicia la condensación cromosómica, aparecen los cromómeros (= condensaciones  cuentas de collar) y se inicia la búsqueda del homólogo
Sinapsis
Complejo Elementos sinaptinémico laterales
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
Fibra Elemento cromática central
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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.
DIPLOTENO: LOS CROMOSOMAS HOMOLOGOS
SE SEPARAN, SI BIEN TODAVIA PERMANECEN
UNIDOS A NIVEL DE LOS QUIASMAS.
Entrecruzamiento o sobrecruzamiento
Cromátidas recombinantes
Cromátidas parentales
METAFASE I
PROFASE I
Los bivalentes (tétradas) ocupan la placa ecuatorial
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
Mitosis
Célula diploide
(2n = 4)
Prometafase Metafase
(4 cromosomas, cada uno con una pareja de cromátidas hermanas)
DISYUNCIÓN = SEPARACIÓN Y MIGRACIÓN DE LOS
CROMOSOMAS HACIA CADA POLO.
Telofase I
Profase II
Metafase II
Anafase II
Cromátidas hermanas
Tétrada
Metafase (dos tétradas)
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
Anafase I
Profase I (sinapsis)
GENERACIÓN DE VARIACIÓN
Metafase I
Productos de Telofase II la meiosis
Diadas
Meiosis I
Profase II
Metafase II
Posibilidades = 2n
hombre 2n =46  223 = 8,388.6088 millones 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
Anafase II
‐ 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
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2 pares de cromosomas  22 gametos diferentes
A
A
A
GENERACIÓN DE VARIACIÓN
Metafase I
Las combinaciones de cromosomas que se producen después de la telofase II dependen:
A
Anafase I
B
B
B
‐ del alineamiento , aleatorio, de cada tétrada en el plano ecuatorial de la metafase I
B
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
AB
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
Telofase II
Gametos haploides
MITOSIS
Entrecruzamiento = sobrecruzamiento
Individuo = ABC/abc
Ocurre en células somáticas
Aparte de por la disyunción cromosómica, también se genera variación por los entrecruzamientos
MEIOSIS
Ocurre en células del ciclo sexual
Cromosomas en la Productos haploides Clase de profase I de la meiosis de la meiosis
cromosomas
Meiosis sin sobrecruzamientos
 solo produce cromosomas hijos parentales [50% = madre (ABC) y 50% = padre (abc)]
A B C
ABC:abc
n
n
n
n
n
n
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
(♂) 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) GAMETOGÉNESIS ANIMAL
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)
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.
Espermatozoide (n)
Óvulo (n) Las espermátidas maduran hasta convertirse en espermatozoides
Un espermatozoide y un óvulo se fusionan durante la fertilización para producir un cigoto diploide
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GAMETOGÉNESIS VEGETAL
CONTROL DEL CICLO M
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
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.
MUERTE CELULAR PROGRAMADA O APOPTOSIS
Macrófago dirigiéndose a una célula apoptótica
‐ Las células que se someten a apoptosis se rompen y se reciclan por un tipo de glóbulo blanco llamados macrófagos. El cáncer resulta de una alteración de la regulación normal del ciclo celular: 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.
Cuándo el ciclo avanza sin control, las células se dividen sin orden, y acumulan defectos genéticos que pueden llevar a un tumor canceroso.
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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. 9