Cuáles son las funciones que el DNA, como material genético debe de cumplir?

Transcripción

1 Cuáles son las funciones que el DNA, como material genético debe de cumplir?

2 Funciones del ADN: 1) Replicación

3 2) Expresión del ADN

4 Dogma Central de la Biología Molecular

5 Mutación:

6 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS CROMOSOMAS (teoría cromosómica de la herencia) Cromosomas son estructuras que contienen el material genético. Los genes se encuentran en los cromosomas. Bioquímicamente están compuestos por DNA y proteínas En eucariontes el complejo DNA-proteína se denomina cromatina cromátidas Cromosomas homólogos

7 Los cromosomas eucariontes son heredados en conjunto La mayoría de las especies eucariontes son diploides Tienen dos juegos de cromosomas Ejemplos Humanos 46 cromosomas totales (23 por juego) Perros 78 cromosomas totales (39 por juego) Mosca de la fruta 8 cromosomas totales (4 por juego)

8 DIVISIÓN CELULAR Diferencias celulares entre dos tipos de células 1. Procariontes Bacteria y archaea 2. Eucariontes Protistas, hongos, plantas y animales

9 Ejemplo de una bacteria típica como Escherichia coli, Procariontes 1 µm Ribosomes in cytoplasm Flagellum Outer Cell wall Nucleoid membrane Plasma membrane (also known as inner membrane) (where bacterial chromosome is found)

10 Ciclo celular eucarontes

11 Mitosis: proceso celular que consiste en la formación de dos células a partir de una de ellas conservando el mismo número de cromosomas.

12 Núcleo en Interfase Cromosomas dispersos Los cromosomas ya se replicaron En centrosoma, el punto de origen del huso mitótico. Two centrosomes, each with centriole pairs Nuclear membrane Chromosomes Nucleolus INTERFASE

13 La membrana nuclear se disocia Las cromátidas se condensan Los centrosomas se comienzan a separar El aparato que dará origen al huso mitótico se forma Compuesto de microtúbulos PROFASE

14 Centrosomas (centros de organización de microtúbulos) Centriolos Se encuentran en células animales. Estos organelos están localizados cerca del núcleo en el centrosoma. Es una masa granular que sirve como organizador central de microtúbulos. Cada centriolo está formado de 9 cúmulos de microtúbulos, arreglados en anillos.

15 Función del huso mitótico Aster microtubules Kinetochore Metaphase plate Sister chromatids Kinetochore microtubules

16 El cinetocoro es un disco localizado en la parte externa de los cromosomas, en los centrómeros, compuesto por unas proteínas donde anclan los microtúbulos del huso mitótico, durante los procesos de división celular (meiosis y mitosis). El cinetocoro es una estructura proteica que permite que cada cromátida se mueva por separado y se distribuya adecuadamente a los nuevos núcleos.

17 Los centrosomas se mueven a los polos opuestos Los microtúbulos interaccionan con las cromátidas hermanas Los microtúbulos que van al cinetocoro crecen desde los dos polos Los cinetocoros de las cromátidas hermanas se fijan a los microtúbulos PROMETAFASE

18 Las cromátidas hermanas se alinean en la placa metafásica Metaphase plate Polar microtubule Kinetochore proteins attached to centromere Kinetochore microtubule METAFASE

19 La conexión que une a las cromátidas hermanas se rompe. Cada cromátida, ahora se comporta como un cromosoma individual, se dirige a un polo. Conforme procede la anafase el microtúbulo que une al cinetocoro se acorta ANAFASE

20 Los cromosomas llegan a sus respectivos polos y se descondensan La membrana nuclear se forma nuevamente Se produce la citocinesis TELOFASE Y CITOCINESIS

21 Importancia genética de la mitosis Mantener la cantidad de material genético constante de generación en generación Producir dos células hijas idénticas Distribuir equitativamente el material genético. Qué células llevan a cabo la mitosis?

22 REPRODUCCIÓN SEXUAL Los padres forman gametos con la mitad del material genético Los gametos se fusionan durante la fertilización para generar un nuevo organismo Este proceso es llamado gametogenesis

23 Para la formación de los gametos se necesita de un proceso de división llamado meiosis. Profase I Profase II Metafase I Anafase I No hay duplicación ni interfase Metafase II Anafase II Telofase I Telofase II

24 La meiosis comprende dos rondas de divisiones nucleares sucesivas, con un solo evento de replicación del ADN.

25 LEPTOTENE ZYGOTENE PROFASE DE LA MEIOSIS I PACHYTENE DIPLOTENE DIAKINESIS Nuclear membrane Bivalent forming Chiasma Nuclear membrane fragmenting tetrad Synaptonemal complex forming Replicated chromosomes condense. Synapsis begins. A bivalent has formed and crossing over has occurred. Synaptonemal complex dissociates. End of prophase I

26 Complejo sinaptonémico El complejo sinaptonémico Formado entre dos cromosomas homólogos Unión del DNA cromosómico de cromátidas hermanas. Lateral element Central element Chromatid Transverse filament Genera la unión entre los elementos laterales.

27 Recombinación entre cromátidas hermanas

28 Centrosomes with centrioles Mitotic spindle MEIOSIS I Sister chromatids Bivalent El aparato del huso mitótico completa la unión de las cromátidas a través de los microtúbulos Synapsis of homologous chromatids and crossing over Nuclear membrane fragmenting EARLY PROPHASE LATE PROPHASE PROMETAPHASE

29 Los bivalentes son organizados a lo largo de la placa metafásica durante la mitosis I Los pares de cromátidas hermanas se alinean en doble fila Metaphase plate n El arreglo es al azar (azul y rojo) Kinetochore

30 Los cromosomas homólogos se separan. Pero la conexión que sostiene a las cromátidas hermanas no se rompe. Las cromátidas hermanas alcanzan sus respectivos polos y se descondensan. La envoltura nuclear se forma para producir dos núcleos separados. Metaphase plate Cleavage furrow METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS

31 Meiosis II Four haploid daughter cells PROPHASE PROMETAPHASE METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS

32 Células haploides

33 Meiosis I es seguida por citocinesis y meiosis II Los eventos que ocurren en la meiosis II son similares a los de la mitosis. Sin embargo el punto de inicio es diferente: para un organismo diploide con 6 cromosomas. La Mitosis comienza con 12 cromátidas unidas como 6 pares de cromátidas hermanas. La Meiosis II comienza con 6 cromátidas unidas como tres pares de cromátidas hermanas.

34 Cuestionario 1) Se trata de una célula en mitosis o meiosis? En qué etapa se encuentra? 2) En qué etapa se encuentran las distintas células? A B C 3) Qué efecto biológico puede ocasionar la recombinación meiótica? 4) Qué células llevan a cabo mitosis y cuáles meiosis? 5) Qué implicaciones genéticas tiene una una mala mitosis y una mala meiosis?

35 El proceso de recombinación puede crear un número muy grande de combinaciones de genes Cada par de cromosomas se separa de manera independiente Existe un número 2 n de combinaciones que la meiosis puede producir. Para el caso de humanos es más de 8 millones de diferentes combinaciones. Esto origina que no existan dos células con la misma información como producto de la meiosis.

36 Significado genético de la meiosis 1.- Generar células haploides con la mitad del número cromosómico original de las células diploides. Debido a que tiene dos ciclos de división, pero sólo uno de replicación. A través de un ciclo de meiosis y de fecundación el número de cromosomas se mantiene en organismos que se reproducen sexualmente. 2.- En metafase I cada cromosoma de los padres tienen la misma oportunidad de alinearse en uno u otro lado de la placa ecuatorial metafásica. Por lo que cada núcleo generado por meiosis tendrá diferente combinación de cromosomas maternos y paternos. En Drosophila que tiene 4 cromosomas (en condición haploide) el número de posible rearreglos es de 16 (tomando la fórmula general 2 n ). 3.- El entrecruzamiento (recombinación genética) entre cromátidas maternas y paternas genera más variación en la combinaciones finales

37 Para AaBb: # gametos = 2 2 = 4 AB Ab ab Ab Para AaBbCc: # gametos = 2 3 = 8 ABC ABc AbC Abc abc abc abc abc

38 Comparación entre mitosis y meiosis

39 a) Considera dos pares de cromosomas, uno largo y otro corto. Dibuja todas las posibles combinaciones que puede ocurrir durante la metafase de la meiosis I. b) Asume que un gen con dos alelos está presente en los cromosomas largos (A,a) y que otro gen con dos alelos está presente en los cromosomas cortos (B,b). Calcula la probabilidad de generar las siguientes combinaciones: AB, Ab, ab, ab.

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41 Espermatogénesis Mitosis La espermatogénesis es el mecanismo encargado de la producción de espermatozoides. Este proceso se desarrolla en los testículos. La espermatogénesis se extiende desde la adolescencia y durante toda la vida. Meiosis I Meiosis II Espermiogénesis

42 Ovogénesis En los seres humanos el feto femenino empieza a formar ovogonias, pero se detiene el proceso de meiosis en la etapa de ovocito primario, específicamente en profase I, conocido como período de diploteno. Este período se mantiene suspendido hasta que, a partir de la pubertad y por efectos hormonales, se desprende un ovocito en cada ciclo menstrual, se concluye entonces la primera división meiótica y se inicia la segunda. Ésta a su vez se interrumpe, y no se completa hasta la fecundación, si es que ésta ocurre. Mitosis Meiosis I Meiosis II

43 Comparación entre la ovogénesis y la espermatogénesis