DIVISIÓN CELULAR. CÉLULAS: Procariotas: Carecen de membrana nuclear Fisión binaria Eucariotas: Poseen membrana nuclear Cariocinesis y Citocinesis

Transcripción

1 DIVISIÓN CELULAR CÉLULAS: 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

2 Procariotas: Fisión Binaria ó Bipartición 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.

3 Eucariotas: Cariocinesis y Citocinesis citoplasma Célula interfásica núcleo MITOSIS Profase (prometafase) Metafase Anafase Telofase CITOCINESIS Es un proceso de recambio celular 2 células interfásicas

4 TAMAÑO GENOMA HOMBRE Homo sapiens = 3,2 x 10 6 bp CEBOLLA Allium cepa = 16,75 x 10 6 bp SORDARIA Sordaria macrospora = 39,8 x 10 6 bp

5 CROMOSOMAS Cromátidas hermanas 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 telómero NOR rrna centrómero 1 cromátida 2 cromátidas hermanas

6 CROMOSOMAS migración p Central Entre el centro y el extremo Metacéntrico Submetacéntrico q 1q2.4 Próximo al extremo Acrocéntrico En el extremo Telocéntrico Cromátidas Cromosomas hermanas hijos

7 CROMOSOMAS CARIOTIPO IDIOGRAMA Autosómicos vs sexuales Homogamético Heterogamético Heterogamético: XY ó ZW XY XX

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9 Cada una de las formas alternativas que puede presentar un gen se denomina alelo

10 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)

11 CROMOSOMAS GENOMA es la totalidad de la información genética que posee un organismo Dotación cromosómica: Haploide: n un cromosoma de cada clase. Diplode 2n una pareja de cromosomas de cada clase = 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: MITOSIS = 1 combinación, igual a la célula madre. Locus loci MEIOSIS = 2 n combinaciones diferentes en los gametos de un individuo. Un individuo tendrá 2 alelos del gen, iguales o distintos, pero la población puede tener muchos diferentes.

12 CICLO CELULAR (Eucariotas) G1 Fase S G0 G1 M Células proliferantes: G2 G1 S G2 Mitosis Nº de cromosomas 2n 2n 2n 2n Nº de cromátidas 2n 4n 2n Cantidad de ADN=C 2C 4C 2C Fase G 0 = células quiescentes Célula somática diploide origina 2 células hijas diploides

13 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

14 Las células hijas tienen el mismo genotipo que la célula madre Célula AA Célula AA BB Célula Aa Bb AA AABB AaBb 2 células AA 2 células AA BB 2 células Aa Bb AA AA AABB AABB AaBb AaBb

15 A Heterocigótico AaBb b a B 1 cromátida REPLICACIÓN, fase S Heterocigótico AaBb 2 cromátidas

16 CARIOCINESIS, MITOSIS Células eucariotas PROFASE: condensación cromosómica Heterocigótico AaBb

17 CARIOCINESIS, MITOSIS METAFASE: migración a la placa ecuatorial unión centrómeros fibras del huso acromático A b A b No se forman parejas, todos los cromosomas se colocan en la placa ecuatorial ó metafásica a B a B Heterocigótico AaBb

18 CARIOCINESIS, MITOSIS ANAFASE: migración hacia los polos de las cromátidas hermanas Heterocigótico AaBb Heterocigótico AaBb

19 CARIOCINESIS, MITOSIS TELOFASE: descondensación de los cromosomas y formación de la membrana nuclear A b B a Heterocigótico AaBb

20 RESUMEN MITOSIS (a) Interfase: Los cromosomas están extendidos y desespiralizados, formando la CROMATINA (b) Profase: Los cromosomas se enrollan y se acortan, los centriolos se dividen y se separan. La membrana nuclear comienza a descomponerse. Comienzan a formarse las fibras del huso (c) Prometafase: Los cromosomas forman claramente estructuras dobles; los centriolos alcanzan los polos opuestos; se forman las fibras del huso (d) Metafase: Los centrómeros se disponen en la placa metafásica. Las fibras del huso se unen a ambos lados de los centrómeros por los cinetocoros (e) Anafase: Los centrómeros se dividen y los cromosomas hijos migran a polos opuestos NOTA: ahora las llamamos cromosoma hijo en vez de cromátidas hermanas RAZÓN: Cada una tiene un centrómero diferente. (f) Telofase: Los cromosomas hijos llegan a los polos y se producen los pasos inversos a la Profase. En vegetales Suele se iniciarse la la síntesis citocinesis de la placa celular.

21 RESUMEN MITOSIS A A AA Aa A a A A A A A A a a A A A A A a A a Todos AA Todos Aa Homocigoto produce homocigotos Heterocigoto produce heterocigotos exclusivamente

22 Otros materiales hereditarios Orgánulos citoplasmáticos (ADN): todos el mismo ADN Mitocondrias Cloroplastos Virus: ADN ADN ARN ARN

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24 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)

25 MEIOSIS 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 (2 n ) cuántos eran recombinantes.

26 CICLO CELULAR (MEIOSIS) G1 Fase S G0 M Meiosis G2 Células proliferantes: G1 II I G1 S G2 Meiosis I Meiosis II Nº de cromosomas 2n 2n 2n n n Nº de cromátidas 2n 4n 4n 2n n Cantidad de ADN 2C 4C 2C C Célula sexual diploide origina 4 células hijas haploides reduccional ecuacional generalmente diferentes entre sí y a las de sus padres (gametos que originaron al individuo)

27 A Heterocigótico AaBb b a B 1 cromátida REPLICACIÓN, fase S Heterocigótico AaBb 2 cromátidas

28 PROFASE I DURANTE LA PROFASE I TIENE LUGAR UN EVENTO CLAVE: EL APAREAMIENTO DE LOS CROMOSOMAS HOMÓLOGOS (SINAPSIS): Bivalente---Tétrada (4 cromátidas hermanas dos a dos) ESTE APAREAMIENTO ES UN RASGO EXCLUSIVO DE LA MEIOSIS S LEPTOTENO CIGOTENO PAQUITENO DIPLOTENO DIACINESIS segregación

29 PROFASE I Leptoteno: se inicia la condensación cromosómica, aparecen los cromómeros (= condensaciones cuentas de collar) y se inicia la búsqueda del homólogo 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

30 Sinapsis Complejo sinaptinémico Elementos laterales Fibra cromática Elemento central

31 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. Entrecruzamiento o sobrecruzamiento Cromátidas recombinantes Cromátidas parentales

32 DIPLOTENO: LOS CROMOSOMAS HOMOLOGOS SE SEPARAN, SI BIEN TODAVIA PERMANECEN UNIDOS A NIVEL DE LOS QUIASMAS.

33 PROFASE I 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

34 METAFASE I Los bivalentes (tétradas) ocupan la placa ecuatorial Mitosis Célula diploide (2n = 4) Meiosis I Prometafase Profase I (sinapsis) Metafase (4 cromosomas, cada uno con una pareja de cromátidas hermanas) Cromátidas hermanas Tétrada Metafase (dos tétradas)

35 Anafase I DISYUNCIÓN = SEPARACIÓN Y MIGRACIÓN DE LOS CROMOSOMAS HACIA CADA POLO. Diadas Telofase I Profase II Metafase II Anafase II Telofase II Productos de la meiosis 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

36 Metafase I Anafase I Telofase I GENERACIÓN DE VARIACIÓN Las combinaciones de cromosomas que se producen después de la telofase II dependen: del alineamiento, aleatorio, de cada tétrada en el plano ecuatorial de la metafase I Profase II Metafase II Posibilidades = 2 n hombre 2n = = 8, millones Anafase II Telofase II Gametos haploides y del alineamiento, aleatorio, de cada diada, en el plano ecuatorial de las metafase II Aparte de por la disyunción cromosómica, también se genera variación por los entrecruzamientos

37 2 pares de cromosomas 2 2 gametos diferentes A A A A B B B B AB AB AB AB A B A B A B A B ½ ( ½ AB ½ AB ) ½ ( ½ A B ½ A B ) ¼ AB: ¼ AB: ¼ A B : ¼ A B

38 Metafase I Anafase I Telofase I GENERACIÓN DE VARIACIÓN Las combinaciones de cromosomas que se producen después de la telofase II dependen: del alineamiento, aleatorio, de cada tétrada en el plano ecuatorial de la metafase I Profase II Metafase II Anafase II Telofase II Gametos haploides Posibilidades = 2 n hombre 2n = = 8, millones y del alineamiento, aleatorio, de cada diada, en el plano ecuatorial de las metafase II Aparte de por la disyunción cromosómica, también se genera variación por los entrecruzamientos

39 Individuo = ABC/abc Entrecruzamiento = sobrecruzamiento Meiosis sin sobrecruzamientos solo produce cromosomas hijos parentales [50% = madre (ABC) y 50% = padre (abc)] Cromosomas en la profase I de la meiosis A B C Productos haploides de la meiosis ABC:abc Clase de cromosomas Es decir = 1 ABC : 1 abc Meiosis con 1 sobrecruzamiento entre los loci B y C produce 4 cromosomas hijos diferentes: 50% parentales: ½ materno (ABC) : ½ paterno (abc) 50% recombinantes: de dos clases diferentes (½ ABc y ½ abc). Es decir = 1 ABC : 1 ABc : 1 abc : 1 abc a b c A B C a b c ABC:ABc:abC:abc

40 MITOSIS Ocurre en células somáticas MEIOSIS Ocurre en células del ciclo sexual n n n n n n

41 ( ) espermatogénesis ( ) ovogénesis Las espermátidas maduran hasta convertirse en espermatozoides En el testículo las espermatogonias pueden sufrir rondas repetidas de mitosis y producir más espermatogonias Espermatogonia (2n) Una espermatogonia puede entrar en la profase I y convertirse 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) Espermatozoide (n) 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) Óvulo (n) Un espermatozoide y un óvulo se fusionan durante la fertilización para producir un cigoto diploide GAMETOGÉNESIS ANIMAL

42 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.

43 GAMETOGÉNESIS VEGETAL 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

44 CONTROL DEL CICLO M Varios puntos de chequeo

45 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.

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47 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. Las células que se someten a apoptosis se rompen y se reciclan por un tipo de glóbulo blanco llamados macrófagos. 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.

48 El cáncer resulta de una alteración de la regulación normal del ciclo celular: Cuándo el ciclo avanza sin control, las células se dividen sin orden, y acumulan defectos genéticos que pueden llevar a un tumor canceroso. MUERTE CELULAR PROGRAMADA O APOPTOSIS Macrófago dirigiéndose a una célula apoptótica

49 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.