TEMA 2: MITOSIS Y MEIOSIS 1. El ciclo celular El ciclo celular es la sucesión de etapas por la que transcurre la vida de una célula: desde el momento en que se forma hasta que se divide y origina dos células hijas que comenzarán de nuevo el ciclo. En las células eucariotas se estructura en dos etapas: ● Interfase: periodo comprendido entre dos divisiones celulares. Es la etapa más larga del ciclo celular. En ella la célula expresa sus genes, crece, duplica su ADN y se prepara para la fase M. La interfase se divide en tres fases: 1. Fase G1: se inicia tras la fase M. Es un periodo de intensa actividad metabólica. La célula expresa sus genes e incrementa su tamaño y su número de orgánulos. 2. Fase S: la célula replica su ADN, originando dos copias idénticas del material genético. Tras la fase S, el núcleo contiene el doble de ADN. 3. Fase G2: en ella se sintetizan los productos que necesita la célula para la siguiente etapa. En las células animales, el centrosoma se duplica. -Fase G0: ciertas células muy especializadas detienen el progreso de su ciclo celular y entran en el período G0, en el que su ADN no se replica y la célula no se divide. ● Fase M: fase en la que se produce la división de una célula en dos células hijas. Suceden la mitosis y la citocinesis. 1. Mitosis: etapa de división en la que se produce el reparto equitativo del material hereditario entre los núcleos hijos. 2. Citocinesis: última etapa de división celular en la que se divide el citoplasma. 2. Comparativa entre reproducción asexual y reproducción sexual Reproducción asexual Reproducción sexual Progenitores Sólo uno. Es una ventaja, pues ahorra tiempo y recursos. Se necesitan dos. ¿Hay células germinativas? No, no hay gametos. Es una ventaja, pues ahorra energía. Sí, los gametos. ¿Hay variabilidad genética? Poca. Los hijos son iguales al progenitor, salvo por las mutaciones. Es una gran desventaja si hay cambios ambientales. Sí. Los hijos son diferentes a ambos progenitores. Es una ventaja frente a los cambios ambientales porque es la base de la evolución. 3. ADN procariota y ADN eucariota ADN en células procariotas Es un ADN circular. En el nucleoide existe una única molécula de ADN llamada cromosoma bacteriano. Este se empaqueta mediante retorcimientos de la doble hélice en los que no intervienen las histonas. Por ello se considera que su doble hélice es desnuda. ADN en células eucariotas Es un ADN lineal. En el núcleo existen moléculas de ADN que se empaquetan gracias a su interacción con las histonas. El grado de empaquetamiento depende del estado fisiológico de la célula. Puede encontrarse como cromatina o como cromosoma. 4. Comparativa entre el núcleo en interfase y el núcleo en fase M En una célula eucariota animal en interfase el núcleo es grande, esférico y central. En una célula eucariota vegetal en interfase el núcleo es pequeño, discoidal y periférico. Núcleo en interfase Núcleo en Fase M Tiene una doble membrana (envoltura nuclear externa, con ribosomas adosados y envoltura nuclear interna). Se desintegra la membrana nuclear y el nucleoplasma. Se mezcla con el citoplasma. El nucleolo (puede haber más de uno) es esférico y perfectamente visible al microscopio. El nucleolo se desintegra. El ADN se une a las histonas para formar largas fibras de cromatina dispersas en el nucleoplasma. En una célula humana (somática) hay 46 fibras. El ADN se condensa (empaqueta) hasta 10.000 veces y forma unas estructuras llamadas cromosomas (más resistentes a roturas durante la división), visibles al microscopio óptico. En una célula humana (somática) hay 46 cromosomas que forman 23 parejas. 5. Los cromosomas Un cromosoma es una larga molécula de ADN lineal, muy compactada, que puede observarse en las células eucariotas durante la mitosis y la meiosis. Su función es asegurar la conservación y la transmisión de la información genética del ADN de la célula madre a sus células hijas. Antes de la división celular, cada molécula de ADN se replica y origina dos copias idénticas. Los cromosomas deben ser teñidos con Giemsa para su observación al microscopio óptico. Como resultado aparecen bandas diferentes, que indican si hay genes. Cada cromosoma tiene un patrón de bandas característico que permite su identificación. En un cromosoma se distinguen tres partes: ● Cromátida: estructura en forma de bastoncillo que procede de la compactación de una molécula de ADN. Antes de la replicación, hay una sola cromátida (cromosoma sencillo). Tras la replicación, el cromosoma está formado por dos cromátidas hermanas casi idénticas (cromosoma duplicado). Los extremos redondeados de las cromátidas se denominan telómeros y son esenciales en su estabilidad. ● Centrómero: estrechamiento que divide al cromosoma en dos brazos y donde se unen las cromátidas. ● Brazos: mitades en las que el centrómero divide a las cromátidas. Los cromosomas pueden ser de varios tipos según la posición del centrómero: ● Metacéntrico: el centrómero se localiza a mitad del cromosoma, y ambos brazos presentan la misma longitud. ● Submetacéntrico: el centrómero se sitúa próximo al centro, por lo que un brazo es ligeramente más largo que otro. ● Acrocéntrico: el centrómero es muy excéntrico, por lo que uno de los brazos es muy corto con respecto al otro. ● Telocéntrico: el centrómero se localiza próximo a un extremo, por lo que solo se aprecia uno de los brazos. 6. Definiciones importantes ● Eucromatina: zona de la fibra de cromatina con información que se expresa. Es la zona menos condensada. ● Heterocromatina: zona de la fibra de cromatina con información que no se expresa. Es la zona más condensada. ● Haploide (n): individuo en cuyas células los cromosomas no se pueden disponer en parejas homólogas. Todos son diferentes. ● Diploide (2n): individuo en cuyas células somáticas los cromosomas sí se disponen en parejas de homólogos (uno procede del padre y otro de la madre). ● Cromosomas homólogos: cromosomas de igual forma, tamaño y patrón de bandas, que forman una pareja. Uno procede del padre y otro de la madre. Tiene información para los mismos caracteres, pero puede ser distinta. ● Cromátidas hermanas: son las dos cromátidas que forman un cromosoma duplicado. Son idénticas, salvo que haya mutaciones. ● Gen: porción de un cromosoma con información para un carácter. En humanos hay 30.000 genes distintos repartidos en 23 parejas. ● Cromosoma: larga molécula de ADN (lineal en eucariotas) muy compacta, que contiene información genética. En humanos hay 46 en las células somáticas y 23 en los gametos. 7. El cariotipo humano En células somáticas: son diploides ● En hombres: 1. 44 cromosomas “autosomas” (22 parejas). 2. 2 cromosomas “sexuales” (1 pareja: XY, sexo heterogéneo). ● En mujeres: 1. 44 cromosomas “autosomas” (22 parejas). 2. 2 cromosomas “sexuales” (1 pareja: XX, sexo homogamético). -Autosoma: cromosoma que no aporta información sexual. -Sexual: cromosoma que aporta información sexual. En gametos (óvulo y espermatozoide): son haploides ● Espermatozoide: 1. 22 cromosomas “autosomas” 2. 1 cromosoma “sexual”: 50% de espermatozoides X, 50% espermatozoides Y. ● Óvulo: 1. 22 cromosomas “autosomas” 2. 1 cromosoma “sexual”: 100% óvulos X. 8. Mitosis Es el proceso mediante el cual, a partir de una célula madre, haploide o diploide, se obtienen dos células hijas, haploides o diploides, idénticas entre sí e idénticas a la madre. Es un proceso ecuacional. Profase ● Comienza a condensarse la cromatina para formar cromosomas duplicados. ● Se desintegra el nucleolo. ● Comienza a formarse el huso acromático. Prometafase ● Se desintegra la envoltura nuclear. ● Los cromosomas, que siguen condensándose, entran en contacto con el huso acromático y se pegan a él por el centrómero. Metafase ● Los cromosomas ya están completamente condensados y se disponen ordenadamente en el ecuador celular formando la placa metafásica o ecuatorial. Anafase ● Los cromosomas se escinden en cromátidas y cada una se dirige a un polo celular. Telofase ● En cada polo celular aparece una nueva membrana nuclear. ● Los cromosomas sencillos se desespiralizan y vuelven a formar fibras de cromatina. ● Se desintegra el huso acromático. ● Aparece el nucleolo en cada polo. 8.1. La citocinesis Es la división del citoplasma y ocurre de forma progresiva a medida que avanza la segregación de cromosomas. Comienza al final de la anafase y acaba en la telofase. Se produce de forma diferente en células animales y vegetales. Citocinesis en células animales ● Bipartición: consiste en la estrangulación del citoplasma en su parte central, originando dos células hijas aproximadamente del mismo tamaño. ● Gemación: el citoplasma se divide asimétricamente y uno de los hijos se introduce en un abultamiento de la superficie celular llamado yema, que se separa de la célula progenitora. Es propia de las levaduras ● Esporulación: se producen numerosas mitosis consecutivas. Cada núcleo hijo se rodea de membrana y de citoplasma, formando esporas. Es común en protozoos. Citocinesis en células vegetales Se produce por bipartición, pues requiere la formación de una pared celular entre las células hijas. Esta se forma por acreción de vesículas del aparato de Golgi, que forman un tabique que crece del centro a la periferia hasta dividir la célula en dos células hijas aproximadamente del mismo tamaño. 9. Meiosis Proceso mediante el cual, a partir de una célula madre, siempre diploide, se obtienen cuatro células hijas, siempre haploides, diferentes entre sí y diferentes a la madre. Consta de dos divisiones consecutivas: ● Meiosis I: reduccional ● Meiosis II: ecuacional Entre ellas hay una pequeña intercinesis, fase de crecimiento, sin replicación del ADN. Meiosis I Profase I ● Comienza a condensarse la cromatina para formar cromosomas duplicados. ● Se desintegra la envoltura nuclear. ● Se desintegra el nucleolo. ● Se empieza a formar el huso acromático. ● Tiene lugar la recombinación genética de las parejas de homólogos. Metafase I ● Los cromosomas están completamente condensados y se ordenan en parejas de homólogos, en el ecuador celular. Anafase I ● Un cromosoma de cada pareja se dirige a un polo celular y el otro cromosoma a otro. Telofase I ● En cada polo celular aparece una membrana nuclear transitiva. ● Se desintegra el huso acromático. ● Aparece el nucleolo. ● Los cromosomas se desespiralizan ligeramente. Intercinesis: pequeña etapa de crecimiento ● Se duplica el centrosoma. ● No se duplica el ADN. Meiosis II Profase II ● Se desintegra la membrana nuclear transitoria. ● Se desintegra el nucleolo. ● Los cromosomas se vuelven a condensar. Siguen siendo duplicados. Metafase II ● Los cromosomas ya condensados se disponen en el ecuador celular ordenadamente (no hay pareja de homólogos) formando la placa metafásica. Anafase II ● Los cromosomas se escinden (se rompen por la mitad) y cada cromátida hermana se dirige a un polo celular. Telofase II ● Se desintegra el huso acromático. ● Aparece el nucleolo en cada polo. ● Los cromosomas se desespiralizan. ● En cada polo celular aparece una membrana o envoltura nuclear.
