Tema VIII: División Celular

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1 República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Educación U.E. Colegio Santo Tomás de Villanueva Departamento de Ciencias Cátedra: Ciencias Biológicas 3 Año Tema VIII: División Celular Prof. Luis E. Aguilar R.

2 Ciclo Celular Conjunto de actividades de crecimiento y división celular Consta de dos fases principales: interfase y mitosis.

3 Ciclo celular 3 Tema 2: Mitosis y meiosis

4 Fases del ciclo celular Fase G1 Sub Fase G0 Fase S Fase G2 Actividad bioquímica intensa. Activa síntesis de proteínas. La célula aumenta el tamaño y número de sus enzimas, ribosomas, etc. Algunas estructuras son sintetizadas desde cero (microtúbulos y filamentos, formados por proteínas). Las estructuras membranosas (lisosomas, vacuolas, etc.) derivan del R.E., que se renueva y aumenta su tamaño por la síntesis de lípidos y proteínas. Se replican mitocondrias y cloroplastos. Esta etapa sólo se genera en células que permanecen latentes durante un período de tiempo determinado, por ejemplo: neuronas, glóbulos rojos, etc. Ocurre la duplicación del ADN y de las histonas y proteínas asociadas al mismo. Es un proceso anabólico. Ocurren los preparativos finales para la división celular. Los cromosomas recién duplicados comienzan a enrollarse y condensarse en forma compacta. La duplicación del par de centríolos se completa. La célula comienza a ensamblar las estructuras requeridas para la etapa de división celular.

5 PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR Se ha producido daño en el DNA? Maquinaria de replicación del DNA Se ha replicado todo el DNA? Maquinaria de la mitosis CONTROL DE LA METAFASE Entorno Crecimiento celular CONTROL DE LA FASE G 2 Es el entorno favorable? Tiene la célula el tamaño adecuado? COMENZAR MITOSIS! Están todos los cromosomas alineados en el huso? FINALIZAR MITOSIS! Se ha producido daño en el DNA? CONTROL DE LA FASE S Se ha producido daño en el DNA? CONTINUAR LA SÍNTESIS DE DNA! ENTRAR EN CICLO! Tiene la célula el tamaño adecuado? Es el entorno favorable? Se ha producido daño en el DNA? CONTROL DE LA FASE G 1 Crecimiento celular Entorno

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7 Número de cromosomas (2n) de algunas especies Especie Ser humano (Homo sapiens) Guisante (Pisum sativum) Mosca fruta (Drosophila melanogaster) Ratón doméstico (Mus musculus) Lombriz intestinal (Ascaris) Paloma (Columba livia) Boa constrictor (Constrictor constrictor) Grillo (Gryllus domesticus) Azucena de trompeta (Lilium longiflorum) Helecho indio (Ophioglossum reticulatum) 2n Tema 2: Mitosis y meiosis

8 Cada cromosoma consiste de dos cromátidas que se mantienen unidas por un centrómero.

9 MUERTE CELULAR Se puede dar de dos formas: Necrosis y apoptosis Necrosis: Se produce cuando la célula sufre un daño grave. Comprende un estado irreversible de la célula. No se puede mantener la integridad de la membrana plasmática y hay un escape de elementos citoplasmáticos, desnaturalización de las proteínas por autólisis o proveniente de enzimas líticas de leucocitos vecinos, ya que la necrosis atrae los componentes de la inflamación. Todos estos cambios condenan a la célula a perder su función específica, y quedan restos celulares que serán fagocitados por los macrófagos.

10 MUERTE CELULAR La apoptosis es una forma de muerte celular, que está regulada genéticamente. Es parte integral del desarrollo de los tejidos tanto de plantas como de animales pluricelulares. Cuando una célula muere por apoptosis, empaqueta su contenido citoplasmático, lo que evita que se produzca la respuesta inflamatoria característica de la muerte accidental o necrosis.

11 La apoptosis se puede producir en dos momentos: Durante el desarrollo embrionario: en este momento su función es eliminar las células innecesarias (como el tejido interdigital en la formación de los dedos) En un individuo adulto: para el recambio y renovación de tejidos, o la destrucción de la células que pueden presentar una amenaza para el organismo.

12 La apoptosis implica varios cambios en la célula: La célula se arruga por la deshidratación. El núcleo se fragmenta y la célula queda reducida a cuerpos apoptóticos. Los cuerpos apoptóticos son ingeridos por otras células o por los macrófagos. Cuando las células reciben la señal del inicio de apoptosis se suicidan fabricando una serie de proteínas letales como pueden ser: - Endonucleasas; que fragmentan el ADN - Hidrolasas y proteasas: que atacan al entramado celular.

13 NECROSIS Pérdida de la integridad de membrana Floculación de la cromatina Dilatación de la célula y lísis No hay formación de vesículas, lisis completa Desintegración (dilatación) de orgánulos Pérdida de la regulación de la homeostasis iónica No requiere energía (proceso pasivo, también sucede a 4ºC) Digestión del DNA al azar (patrón en mancha del DNA después de electroforesis en gel de agarosa) Fragmentación postlítica del DNA (último evento de muerte celular) Muerte de grupos de células Originada por estímulos no fisiológicos Fagocitosis por macrófagos Respuesta inflamatoria significativa Características morfológicas APOPTOSIS Deformación de la membrana, sin pérdida de integridad Agregación de la cromatina en la membrana nuclear interna Condensación y/o reducción celular Formación de vesículas limitadas por membrana (cuerpos apoptóticos) No hay desintegración de orgánulos y permanecen intactos Características bioquímicas Significado fisiológico Proceso muy regulado, que implica pasos enzimáticos y de activación Requiere energía (ATP) (proceso activo, no sucede a 4ºC) Fragmentación del DNA en mono- y oligonucleosomas, no al azar (patrón en escalera después de electroforesis en gel de agarosa) Fragmentación prelítica del DNA (primer evento de muerte celular) Muerte de células individuales Inducida por estímulos fisiológicos Fagocitosis por células adyacentes o macrófagos Respuesta no inflamatoria

14 Mitosis

15 Mitosis Es la división del núcleo celular (fase M del ciclo celular). Proceso exclusivo de eucariotas. Se obtienen 2 células hijas, idénticas entre ellas y a la célula madre Significado biológico: o o Fases: o o o o Se mantiene el número de cromosomas. Se mantiene la información genética. Profase y prometafase (profase tardía) Metafase Anafase Telofase

16 Cromosoma metafásico formado por dos cromátidas hermanas: DNA duplicado El cromosoma en las células hijas tras la segregación Tema 2: Mitosis y meiosis 16

17 Mitosis Interfase Profase Metafase 17 Anafase Etapas de la mitosis Telofase Tema 2: Mitosis y meiosis

18 Profase Condensación de la cromatina (se hacen visibles los cromosomas(1). Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo (2). El centrosoma ya esta duplicado (3). Migración de centriolos hacia los polos (en células animales) (4). Se forma de huso mitótico (5). Formación de cinetocoros a ambos lados del centómero (6) 18

19 Metafase Máximo grado de condensación en los cromosomas Formación completa de huso acromático. Cromosomas en plano ecuatorial empujados por microtúbulos cinetocóricos (1) Centrómeros perpendiculares a los centriolos. Las cromátidas se orientan hacia los polos de la célula 19

20 Anafase Las cromátidas se separan. Son arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos (despolimerización). Se alargan los microtúbulos polares por polimerización (se separan más los polos del huso acromático) Anafase termina cuando llegan las cromátidas a los polos. Las cromátidas se separan y se desplazan hacia los centriolos, al tiempo que van desapareciendo las fibras del huso. En este momento ya se ha repartido el material hereditario (las cadenas de ADN) de forma idéntica en dos partes. 20

21 Telofase Los cromosomas se desespiralizan y se transforman en cromatina (2) Los nucleolos reaparecen Aparece la membrana nuclear (1), quedando una célula con dos núcleos. Las membranas se forman a partir del retículo endoplásmico 21

22 Citocinesis Es la separación del citoplasma para dar las dos células hijas. Se reparten los orgánulos de forma equitativa. Es la última etapa de la división celular. En las células animales se debe a un anillo contráctil en placa ecuatorial: actina y miosina Se forma surco de segmentación (estrangulación de la célula)

23 Citocinesis en células vegetales: No puede haber estrangulamiento de la célula (pared celular) Formación de Fragmoplasto Unión de vesículas del aparato de Golgi. Quedan uniones entre los citoplasmas vecinos (plasmodesmos)

24 Comparación citocinesis animal y vegetal

25 La división celular en plantas ocurre principalmente en lugares especializados llamados meristemos. Las regiones meristemáticas son lugares de crecimiento activo. En células vegetales durante la telofase, se forma una placa celular en el centro de la célula dividiendo el citoplasma en dos partes iguales.

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37 Animación de la División por Mitosis

38 Meiosis

39 Meiosis Es una secuencia de dos divisiones nucleares. La primera división es reductora La segunda división es ecuacional

40 LA MEIOSIS Produce células haploides (gametos). A partir de una célula diploide (meiocito) se forman: 4 células Células haploides Células con recombinación genética (diferentes entre sí) Dos partes: Meiosis I (fase reduccional) Meiosis II (similar a una mitosis convencional)

41 DIVISIÓN MEIÓTICA I 1. Profase I Leptoteno Cigoteno Paquiteno Diploteno Diacinesis 2. Metafase I 3. Anafase I 4. Telofase I FASES DE LA MEIOSIS DIVISIÓN MEIÓTICA II 1. Profase II 2. Metafase II 3. Anafase II 4. Telofase II

42 LEPTOTENO Los cromosomas individuales comienzan a condensar se en filamentos largos dentro del núcleo. Se hacen visibles. Hay 2n cromosomas y cada cromosoma contiene 2 cromátidas (pero no se distinguen hasta el final de la profase. Cromosomas unidos a la membrana nuclear interna (placas de unión) por un armazón proteico que los recorre a lo largo del cromosoma. A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos pequeños engrosamientos denominados cromómeros

43 CIGOTENO Los cromosomas homólogos comienzan a acercarse hasta quedar apareados en toda su longitud. Esto se conoce como sinapsis (unión) y el complejo resultante se conoce como bivalente o tétrada. Los cromosomas homólogos (paterno y materno) se aparean, asociándose así cromátidas homologas (no hermanas). Se forma una estructura observable solo con el microscopio electrónico, llamada complejo sinaptonémico

44 Paquiteno Se produce el sobrecruzamiento. Intercambio de material genético entre cromátidas de cromosomas homólogos. Consecuencia: recombinación génica.

45 Diploteno Comienza la separación de los cromosomas homólogos. Permanecen unidos por puntos denominados QUIASMAS.

46 Diacinesis Máxima condensación de cromosomas. Las cromátidas se hacen visibles. Las cromátidas hermanas están unidas por el centrómero. Los cromosomas homólogos están unidos por los quiasmas (entre cromatidas no hermanas) Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Se comienza a formar el huso acromático. Se forman las fibras cinetocóricas

47 Metafase I En la placa ecuatorial se sitúan las tétradas unidas por los quiasmas. Los cinetocoros de las cromátidas hermanas del mismo cromosoma se orientan hacia el mismo polo de la célula

48 Anafase I Se separan los cromosomas homólogos. No se separan cromátidas, sino cromosomas completos. Los cromosomas están recombinados Al final de la anafase I tenemos dos juegos de cromosomas separados en los polos opuestos de la célula, uno de cada par, por lo que es en esta fase cuando se reduce a la mitad el número de cromosomas.

49 Telofase I Reaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Los cromosomas sufren una pequeña descondensación Con la citocinesis, se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas de la célula madre.

50 Meiosis II 1. Similar a una mitosis 2. Ocurre simultáneamente en las dos células hijas 3. La interfase es muy breve, no hay duplicación del ADN 4. Surgen 4 células haploides, con n cromosomas cada una y genéticamente diferentes

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52 Importancia biológica de la meiosis 1. A nivel genético: Se produce la recombinación de genes durante el sobrecruzamiento. Las células hijas son haploides, y sus cromátidas no son iguales entre sí. Todo ello aumenta la variabilidad de la información genética que lleva la célula. 2. A nivel celular: Pasamos de células diploides a haploides 3. A nivel orgánico: Las células resultantes son los gametos o esporas. La fusión de gametos con la mitad de cromosomas garantiza que se mantenga el número cromosómico del organismo.

53 Meiosis II

54 Profase II Los cromosomas comienzan a enrrollarse y se acortan. Membrana nuclear se rompe. Las diadas se unen a las fibras del huso mitótico y comienzan a migrar hacia el plano ecuatorial de la célula.

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56 Metafase II Cromosomas (univalentes) estan alineados en el ecuador.

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58 Anafase II Comienza cuando los centrómeros ya se han dividido y termina cuando los cromosomas llegan a los polos.

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60 Telofase II Los cromosomas estan en los polos. Cromosomas desenrrollan. se Se forma la membrana nuclear y el nucleolo. Ocurre división celular; citokinesis.

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64 La Reproducción Celular Animación de la División por Meiosis

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66 Ciclo diploide: mayoría animales Animal adulto: macho 2n 2n Animal adulto: hembra Meiosis Meiosis n Gametos n 2n Cigotos

67 Reproducción asexual Interviene un solo organismo Se obtienen copias idénticas Es propio de seres unicelulares pero también se da en otros grupos Se hace por mitosis No se genera variabilidad genética Es un proceso sencillo y rápido. Muy útil para la colonización de nuevos medios. La falta de variabilidad puede originar la extinción por falta de adaptación en caso de cambio del medio

68 Reproducción sexual Intervienen dos organismos Se obtienen individuos con mezcla de las características de los dos progenitores. Se hace por meiosis Se forma un cigoto tras la fecundación Si se genera variabilidad genética: a. Por la recombinación en la meiosis b. Por la distribución al azar de los cromosomas c. Por diferencias entre los genes de los gametos Es un proceso más lento y complicado que la reproducción asexual Permite adaptarse al medio en condiciones adversas.

69 Gametogénesis Proceso meiótico que produce células haploides y la subsequente maduración de estas células o gametos funcionales.

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71 Espermatogénesis En los humanos comienza en la pubertad. Ocurre en los testículos. Los espermatogonios (células germinales premeióticas inmaduras) proliferan a través de mitosis, se diferencian y forman los espermatocitos primarios.

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73 73 Mitosis vs Meiosis

74 Mitosis vs Meiosis: Mitosis Meiosis Conservativa (2n) -> (2n) Una división (2 células hijas) No suele haber apareamiento cromosomas homológos (y no quiasma) Células no gaméticas Reductiva (2n) -> (n) Dos divisiones (4 células hijas) Apareamiento cromosomas homológos (y quiasma -> entrecruzamiento) Células gaméticas 74

75 Mitosis vs Meiosis 75

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