LA CONTINUIDAD DE LA VIDA: REPRODUCCION CELULAR

Transcripción

1 LA CONTINUIDAD DE LA VIDA: REPRODUCCION CELULAR La continuidad de la vida depende de la reproducción. Toda célula procede de una célula preexistente. Los progenitores producen una nueva generación de células o individuos multicelulares iguales a ellos. Las células madre deben suministrar a sus células hijas: las instrucciones hereditarias específicas, codificadas en el ADN y suficientes mecanismos metabólicos para iniciar su propio funcionamiento ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DEL ADN El ADN o Acido desoxirribonucleico es la molécula que contiene toda la información hereditaria de los seres vivos. Está formada por subunidades llamadas nucleótidos, cada uno de los cuales está constituido por: una base nitrogenada (Adenina,Guanina, Citosina o Timina), un azúcar de cinco carbonos llamada desoxirribosa y un grupo fosfato. Según la descripción realizada en 1953 por Watson y Crick el ADN consiste en dos cadenas de polinucleótidos en doble hélice. Estas cadenas se unen entre sí por enlaces de hidrógeno entre las bases nitrogenadas. Se ha encontrado que en el ADN, el promedio de Adenina es siempre igual al promedio de Timina y el promedio de Guanina es igual al de Citosina, de manera que las bases nitrogenadas se asocian en forma complementaria, la Adenina de una cadena con la Timina de la otra y la Guanina de una cadena con la Citosina de la otra por esto se dice que las dos cadenas de nucleótidos en el ADN son COMPLEMENTARIAS Meiosis 1

2 En cada cadena la estructura primaria de azúcar-fosfato, el cual se encuentra en el carbono 5, se orienta en posición opuesta a la otra cadena, por esto se dice que las dos cadenas son ANTIPARALELAS es decir que las cadenas corren en direcciones opuestas Conociendo la estructura del ADN, la información genética en un cromosoma debe codificarse en la secuencia de nucleótidos de la molécula Un aspecto esencial de la reproducción y la herencia, es que un juego completo de instrucciones genéticas pasa de una generación a otra. Para que esto ocurra, deben existir medios para copiar las instrucciones DUPLICACIÓN DEL ADN La duplicación del ADN comienza en lugares específicos en la doble hélice Enzimas específicas se enlazan al ADN y separan las cadenas rompiendo los enlaces de hidrógeno entre ellas. Cada cadena original sirve como molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. La ADN POLIMERASA une nucleótidos libres a la porción desarrollada de la cadena patrón. La replicación procede entonces en ambas direcciones, creando burbujas de replicación Pueden haber muchas burbujas de replicación en una molécula de ADN, acortando el tiempo de replicación Las ADN LIGASAS llenan las diminutas brechas entre los nuevos tramos cortos para formar una cadena continua Otras enzimas enrollan la cadena patrón y la complementaria para formar la doble hélice Cada nueva molécula de ADN es la mitad vieja y la otra mitad nueva por eso el proceso se dice que es una REPLICACIÓN SEMICONSERVATIVA Meiosis 2

3 Reparación del ADN: Durante la replicación pueden ocurrir algunos errores, si esto se da la ADN polimerasa puede leer y corregir esta secuencia en la cadena complementaria y junto con la ADN ligasa, pueden reparar los errores en la banda incorrecta. Inicio de la replicación; las dos cadenas de la doble hélice se desenrollan y se separan en un sitio específico de la molécula Cada cadena vieja se utiliza como molde para la unión de nuevas bases, de acuerdo a las reglas del apareamiento Se forman dos moléculas de ADN cada una con una hebra vieja y una hebra recién formada. CROMOSOMA EUCARIONTE Cada cromosoma en las células eucariontes es lineal y está formado por la doble hélice de ADN asociado a proteínas histonas las cuales le dan estabilidad. Cada sección formada por proteína histona y secciones de ADN se le denomina nucleosoma, Se denomina genoma a la suma total de los cromosomas en las células de los individuos de una especie. Es propia de cada especie. Usualmente las células somáticas tienen un número de cromosomas es diploide, representado por (2N). Estas células tiene dos juegos de cromosomas, es decir dos cromosomas de cada tipo. En la mayoría de los organismos, las células sexuales o gametos poseen un número de cromosomas haploide (N), lo que indica que la célula tiene un cromosoma de cada tipo. En el caso de los humanos, todas las células somáticas del cuerpo tienen el número diploide de cromosomas (2N) = 46 de los cuales 44 son autosomas y 2 cromosomas sexuales X o Y. Un juego de 23 cromosomas es de origen paterno y un juego de 23 cromosomas es de origen materno. Meiosis 3

4 El huso acromático, consta de dos conjuntos de microtúbulos. Cada conjunto se extiende a partir de uno de los polos del huso. Los dos conjuntos se encuentran en el ecuador del huso. Es el encargado de mover a los cromosomas durante la mitosis lo que permite que se mantenga el número de cromosomas. En el caso de las células animales, el huso acromático se forma a partir de los centriolos que son unas estructuras citoplasmáticas que se encuentran cerca del núcleo. En células vegetales no hay centriolo y el huso acromático se origina por reordenamiento de microtúbulos proteicos del citoplasma. CICLO CELULAR Representa la secuencia de acontecimientos en la ida de una célula desde la división de una célula a la siguiente INTERFASE Usualmente es la parte más larga del ciclo. Consta de tres subfases G1, S y G2 G1 Período de crecimiento y diferenciación celular antes de que se duplique el ADN, hay duplicación de componentes citoplasmáticos. S Síntesis : es un período en el cual los cromosomas se duplican G2 La célula continúa creciendo, organizando compuestos, síntesis de proteínas, antes de dividir el núcleo Cromosoma simple Cromosoma duplicado La reproducción asexual se caracteriza pues un sólo progenitor produce descendencia y toda la descendencia es genéticamente idéntica entre sí y con el progenitor. Aparte de que es un proceso más fácil y rápido. La reproducción sexual puede ser una adaptación alternativa en ambientes inestables. Para que se de este tipo de reproducción, se da la formación de gametos. La división celular por la cual se forman las células sexuales o gametos es la MEIOSIS, proceso que implica:.- Los cromosomas se duplican en las células germinales durante la INTERFASE..- Las células germinales sufren dos divisiones consecutivas y división citoplasmática.- Las células descendientes se convierten en gametos los cuales se cruzan durante la fecundación.- Se forman cuatro células hijas diferentes entre sí, es decir se produce variación genética en los gametos lo que conlleva a variación genética en la descendencia producto de la unión de esos gametos. Meiosis 4

5 Cromosomas Homólogos Son cromosomas que portan información para las mismas características aunque no necesariamente la misma información. En cada par de cromosomas homólogos, uno proviene de la madre, y el otro del padre. Los cromosomas paternos y maternos pueden llevar alelos diferentes o alelos iguales La Reproducción Sexual Mezcla los Alelos Por medio de la reproducción sexual, la descendencia hereda nuevas combinaciones de alelos, lo cual produce variaciones en las características, esto es la base de la evolución Número Cromosómico Se denomina genoma es el número de cromosomas propio de cada especie Las células germinales son diploides (2n) es decir tienen dos juegos de cromosomas de cada tipo. Por la división celular Meiosis, se reduce a la mitad el número cromosómico diploide de una especie. Los gametos son haploides (n) tienen un cromosoma de cada tipo. Eventos en el proceso de MEIOSIS INTERFASE es una fase previa a la división celular, durante la cual se da la duplicación de los cromosomas. La meiosis propiamente dicha implica dos divisiones nucleares consecutivas denominadas Meiosis I y Meiosis II. Es importante destacar que el ADN no se duplica entre divisiones razón por la cual producto de esta división se forman cuatro núcleos haploides. MEIOSIS Estadíos PROFASE I.- Cada cromosoma duplicado se une a su homólogo (sinapsis).- Los cromosomas homólogos intercambian segmentos entre cromátidas no hermanas del par (quiasmas) o entrecruzamiento, esto implica variabilidad entre las células que resultarán del proceso. Cada cromosoma se une al huso ENTRECRUZAMIENTO :En realidad, en Profase I cada par de cromosomas homólogos están estrechamente alineados, incluso enroscándose. Este contacto tan cercano provoca el entrecruzamiento en varios puntos a lo largo de las cromátidas no-hermanas, intercambiando segmentos en los sitios de entrecruzamiento. La condensación de los cromosomas continúan. El entrecruzamiento rompe las viejas combinaciones de alelos y reúne nuevas combinaciones en los pares de cromosomas homólogos. Después del entrecruzamiento, cada cromosoma contiene tanto segmentos paternos como maternos. Produce nuevas combinaciones de alelos en la descendencia Alineación Aleatoria: Durante la transición entre profase I y metafase I, los microtúbulos de los polos del huso se unen a los cromosomas. Los contactos iniciales entre los microtúbulos y los cromosomas son aleatorios. Cualquier cromosoma, el materno o el paterno, puede quedar en cualquiera de los polos del huso, pues su distribución no sigue un patrón específico. Los cromosomas en un gameto son una mezcla de los cromosomas de ambos padres METAFASE I: Los pares de cromosomas homólogos duplicados uno a la par del otro se ubican en el centro de la célula. Meiosis 5

6 ANAFASE I: Los cromosomas homólogos (duplicados) son separados. Cada cromosoma con sus dos cromátidas migra a uno de los polos opuestos de la célula TELOFASE I:Los cromosomas se ubican en polos opuestos. Se va formando una nueva membrana alrededor de cada grupo de material genético. El genoma en cada núcleo de las dos células hijas es dipoloide (2N).Se da la división del citoplasma. PROFASE II : Los microtúbulos de uso acromático se unen a los centrómeros de los cromosomas duplicados en cada una de las células hijas. Membrana nuclear se desorganizan al igual que los nucléolos. METAFASE II: Los cromosomas duplicados se alinean en el ecuador de la célula ANAFASE II: Las cromátidas hermanas se separan a nivel del centrómero para convertirse en cromosomas independientes y son conducidas a polos opuestos de la célula TELOFASE II: Los cromosomas ubicados en extremos opuestos de la célula Una envoltura nuclear se forma alrededor de cada set de cromosomas Se obtienen cuatro células haploides diferentes entre sí y diferentes de la célula progenitora Meiosis 6

7 Este proceso de meiosis es fundamental para que se lleve a cabo la gametogénesis es decir el proceso de formación de gametos. Se denomina ovogénesis el proceso de formación de los gametos femeninos o sea los óvulos. La espermatogénesis es el proceso de formación de los gametos masculinos es decir los espermatozoides. OVOGENESIS El oogonio (2N) es la célula germinal a partir de la cual se van a formar los óvulos. Esta célula crece previo a la división, y se le denomina entonces un ovocito primario en el cual los cromosomas se duplican (4N). El ovocito primario sufre la I división meiótica. Por repartición desigual del citoplasma se forman dos células: una pequeña (cuerpo polar) y la más grande llamada ovocito secundario. Ambas 2N II división meiótica: el cuerpo polar forma 2 cuerpos polares los cuales degeneran. El ovocito secundario origina 1 cuerpo polar (degenera) y una célula de mayor tamaño que corresponde a 1 OVULO con genoma haploide. Meiosis 7

8 ESPERMATOGENESIS Espermatogonias (2N) es la célula germinal, esta crece y da origen a los espermatocitos primarios donde se duplica el ADN (4N). Cada espermatocito primario durante la I división meiótica origina 2 espermatocitos secundarios. (2N) Espermatocitos secundarios durante la II división meiótica forman 4 espermátidas que se transforman en 4 espermatozoides. (haploides) Meiosis 8

9 FERTILIZACIÓN: Los gametos masculino y femenino se unen y los núcleos se fusionan La fusión de dos núcleos haploides produce un núcleo diploide en el cigoto La unión de los gametos es aleatoria lo cual agrega variación a la descendencia Factores que contribuyen a la variación en la descendencia 1.- Entrecruzamiento durante profase I. 2.- Alineación aleatoria de los cromosomas en metafase I. 3.- Combinación aleatoria de los gametos en la fertilización. Comparación entre la mitosis y la meiosis MITOSIS Función: Reproducción asexual en organismos unicelulares eucariotas, cicatrización, crecimiento, reparación y regeneración de tejidos Ocurre en células somáticas Se forman dos células hijas Células hijas con igual dotación genética que la célula madre MEIOSIS Función: Es un tipo de división celular que permite la formación de gametos océlulas sexuales (óvulos o espermatozoides ) Ocurre en células germinales Se forman cuatro células hijas Células hijas diferentes entre sí y diferentes a la célula madre ( descendencia variable Comparación de algunas fases de la mitosis y meiosis Profase vs. Profase I Profase I (Meiosis) : Pares homólogos sufren sinapsis y forman quiasmas. Profase (Mitosis) :Pares homólogos no interactúan. Anafase, Anafase I, y Anafase II Anafase I (Meiosis): Los cromosomas homólogos se separan uno del otro cada uno con sus dos cromátidas Anafase (mitosis) /Anafase II (Meiosis) :Las cromátidas hermanas de un cromosoma se separan Meiosis 9