Núcleo y División Celular

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Núcleo y División Celular
Núcleo Eucariota

Orgánulo membranoso  compartimentación del ADN (proteínas básicas: histonas)  síntesis de ARN.

Células eucariotas.

Centro de control celular  organización, división, diferenciación, desarrollo y especialización celular.

Mayoría células  1 núcleo: 10% del volumen celular.

Más núcleos debido a:
 Fusión de varias células  sincitios (en células musculares).
 Divisiones sucesivas del núcleo pero no del citoplasma  plasmodios (en colonias)

Forma muy variada, aunque predomina la forma esférica u ovalada.

Se sitúa en el centro celular aunque puede verse desplazado.

El tamaño es constante para cada tipo celular y depende de la función que desempeñe la célula.
Estructura y Composición

Varía dependiendo del estado celular (fases por las que pasa la célula entre una división y la siguiente):
Núcleo Interfásico (entre dos divisione s)
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


Membrana nuclear:

Procede del RE.

Membrana doble  membrana interna, membrana externa y espacio perinuclear:
 Membrana externa  continúa con el RER y contiene ribosomas.
 Poros nucleares  rodeados por 8 bloques de proteínas que mantienen la estructura.

Lámina nuclear fibrosa  filamentos intermedios  organización y desorganización de la cromatina.

Funciones:
 Separar el núcleo del citoplasma.
 Regular el intercambio de sustancias a través del poro.
 Organizar la cromatina en cromosomas y viceversa.
Cromatina: ADN plegado y asociado a proteínas básicas (histonas).

3er nivel de plegamiento del ADN o estructura terciaria  en ella se distinguen a su vez varios niveles:
 Nucleosomas: doble hélice + histonas  unidades básicas de la cromatina  grosor 11 nm  sucesivos
nucleosomas: collar de perlas  cada nucleosoma:
 Histonas nucleosómicas: complejo discoidal formado por dos copias de 4 histonas diferentes (H2A, H2B,
H3 y H4)  octámero alrededor del cual se enrollan dos vueltas de doble hélice de ADN (140 pb).
 Histona H1: estabiliza y une los nucleosomas en un plegamiento helicoidal.
 ADN espaciador: se encuentra entre dos nucleosomas sucesivos.
 Solenoide: superenrollamiento helicoidal de nucleosomas por H1  fibra de 30 nm  6 nucleosomas/vuelta.
 Bucles radiales: plegamiento de solenoides.

Cromosomas: plegamiento de bucles radiales  4º nivel de plegamiento  sólo en núcleo mitótico.

Tipos de cromatina:
 Eucromatina (90%)  microscopio: aspecto difuso  cromatina activa: transcripción  dispersa por el núcleo 
2 formas:
 Activa (10%): se está transcribiendo  descondensada.
 Inactiva(90%): más condensada  transcribe  en determinadas condiciones.
 Heterocromatina (10%): aspecto más denso y oscuro  zonas de ADN inactivas  2 tipos:
 Constitutiva: no se transcribe nunca  relacionado con la evolución.
 Facultativa: en desarrollo y diferenciación celular  se inactiva según el tipo celular  sólo activa en las
células madre).
Nucléolo: estructura esférica y oscura  1-3 m  síntesis del ARNr y ensamblaje de los ribosomas.
Nucleoplasma o carioplasma: medio interno acuoso  forma de gel  proteínas del metabolismo del ADN y del ARN.
Núcleo Mitótico (en divi sión)




Cambios en la condensación y estructuración de la cromatina para formar los cromosomas.
Desaparecen el resto de componentes nucleares.
Especies: haploides (n cromosomas), diploides (2n), poliploides (2n, 3n o triploides, 4n o tetraploides,…).
Cromosomas   grado de empaquetamiento del ADN.

Partes del cromosoma mitótico:
 2 cromátidas: estructuras idénticas (morfología e información)  cada una: 1 molécula de ADN con unos 5001000 genes  unidas por el centrómero.
 Morfológicamente: el cromosoma es el conjunto de dos cromátidas.
 Genéticamente: cada cromátida tiene el valor de un cromosoma.
 Estructuralmente: cada cromátida esqueleto proteico (interior)  alrededor: ADN + proteínas básicas.
 Centrómero: región que se fija al huso acromático durante la mitosis:
 Está en un estrechamiento  constricción primaria  divide a cada cromátida en 2 brazos: corto y largo.
 Contiene los cinetocoros  zonas discoidales a ambos lados del centrómero:
- División celular  unen los MT del huso a los cromosomas.
- Centros organizadores de microtúbulos  como los centriolos o el centrosoma de las células
vegetales.
 Telómeros: extremos de cada brazo del cromosoma.
 No se transcriben  cada división celular  se acortan  cuando desaparecen: cromosoma sigue
acortándose: pierde información genética: degeneración del cromosoma  reloj celular: determinan el nº
de ciclos celulares.
 Células cancerosas  telomerasa regenera los telómeros  dividir indefinidamente.
 Organizador nucleolar (NOR): en algunos cromosomas  genes del ARNr  (+) formación: nucléolo y ribosomas.
 No tan empaquetada  más clara.
 Satélite: segmento entre el NOR y el telómero.

Tipos cromosomas:
 Metacéntrico: centrómero en la mitad del cromosoma.
 Submetacéntrico: brazos un poco desiguales.
 Acrocéntrico: brazos muy desiguales.
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 Telocéntrico: 2 brazos muy cortos, casi desaparecidos.

Cariotipo: conjunto de cromosomas de una especie.

Cariograma: representación gráfica del cariotipo.
Vida Celular

4 etapas: nacimiento, crecimiento, diferenciación y reproducción o muerte celular.

Muerte celular  apoptosis  muerte celular programada  por autolisis a partir de la ruptura de los lisosomas.

Programada y natural  células se autodestruyen.

Si una célula no entra en apoptosis  divide indefinidamente  cancerosa.
Tipos de división cel ular
Organismos pluricelulares  2 tipos de división celular  según nº de cromosomas de las células hijas:

Mitosis: 2 células hijas con el mismo nº de cromosomas que la célula madre.

Meiosis: 4 células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre.
Ciclo Celular

Célula eucariota  tiempo desde que nace hasta que se divide y genera otras células nuevas. Se diferencian claramente
dos etapas:

Duración: cultivo de Células HeLa (20 horas):
 G1: 8 h
 G2: 5 h
 S: 6 h
 M: 1 h

Etapas:
 Interfase: etapa de no división  se observa el núcleo interfásico  periodo de síntesis:
 Fase G1: fase de desarrollo de la célula:
- Cromosomas esparcidos en el núcleo celular  asociados a histonas  fibras nucleosómicas.
- Transcripción según las necesidades metabólicas de la célula.
- Citoplasma  procesos metabólicos.
- Formación de orgánulos celulares.
- Punto R o de restricción  al final de G1  punto de control de no retorno.
 Fase G0: diferenciación celular:
- Células que no se dividen: neuronas.
- No pasan por el punto R  permanecen en la fase G1.
 Fase S:fase de síntesis de ADN:
- Doble hélice se abre  puntos de replicación  síntesis del ADN.
- Transcripción de los genes necesarios.
 Fase G2: antecede a la mitosis:
- Cromosomas están ya duplicados  2 cromátidas con uniones a nivel del centrómero.
 División o Fase M: 1 célula madre da lugar a 2 células hijas: dura una décima parte o menos del total del ciclo.
Engloba dos procesos:
 Cariocinesis o mitosis propiamente dicha  división del núcleo:
- Cada molécula de ADN + su copia  condensa en un cromosoma.
- Rotura de la membrana nuclear.
- Cada cromosoma  divide en 2  cada célula hija: mismo nº de cromosomas que la célula madre.
 Citocinesis: división del citoplasma.
División Celular o Fase M

Cariocinesis o Mitosis


1 célula 2n origina dos células 2n  seres pluricelulares: misma dotación genética que el cigoto.
Cuatro fases:
Profase






Etapa inicial  fase más larga.
ADN  condensa  cromosomas (2 cromátidas hermanas: información duplicada).
Desaparecen los nucléolos.
Duplica el centrosoma  se separan por alargamiento de los MT que los unen  extremos de la célula (polos
celulares).
Formación cinetocoros  forman MT: fibras cinetocóricas.
Desaparece la membrana nuclear.
Metafase



Fase corta.
Formación del huso acromático  por alargamiento de fibras cinetocóricas y unión a las fibras que unen los
centrosomas.
Cromosomas  centro de la célula (placa ecuatorial)  cromátidas hacia los polos.
Anafase


Fase más corta.
Acortamiento de MT del huso  separación de cromátidas hermanas: división del cromosoma  hacia polos
celulares.
Telofase
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

Citocinesis



Descondensación de cromosomas  cromatina.
Desaparecen los cinetocoros y el huso acromático.
Formación  membrana nuclear.
División del citoplasma y reparto de los orgánulos.
Células animales:
 Por estrangulamiento
 MF de actina  surco en el centro de la célula  anillo contráctil  cierra  separa los 2 citoplasmas.
Células vegetales:
 Tabique  por unión de vesículas del CG
 Vesículas generarán  pared celular de las dos células hijas
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Significado Biológi co de la Mitosis
A nivel genético


Sistema de reparto equitativo e idéntico de la información genética.
Todas las células de un organismo pluricelular  excepto las células sexuales  idéntica información genética.
A nivel celular

Permite la perpetuación de una estirpe celular y la formación de colonias de células (clones celulares).
A nivel orgánico
Permite el crecimiento y desarrollo de los tejidos y de los órganos de los seres pluricelulares y la reparación y regeneración
de los mismos.
La Meiosis

1 célula 2n origina 4 células n  mitad de cromosomas que la célula madre.

Producción de gametos.

2 divisiones sucesivas:

Primera división meiótica o Meiosis I: división reduccional.

Segunda división meiótica o Meiosis II: es parecida a una mitosis.
 Antes de la meiosis I  periodo de interfase: duplica el ADN.
 Antes de la meiosis II  no hay duplicación del ADN.

Recombinación genética o intercambio de material genético entre las cromátidas de los cromosomas homólogos.

Primera división meiótica

Se aparean los cromosomas homólogos y se hay intercambio de material hereditario.
Profase I

Más característica de la meiosis  envoltura nuclear se conserva hasta el final  desaparece el nucléolo  formación del
huso:

Leptoteno:
 Cromosomas  largos filamentos con gránulos: cromómeros.
 2 cromátidas  no se observan bien diferenciadas al microscopio óptico  unidas a la envoltura nuclear.

Zigoteno:
 Cromosomas homólogos  aparean punto por punto en toda su longitud  tétradas.
 Cada gen queda yuxtapuesto con su homólogo.

Paquiteno:
 Pares de cromosomas homólogos  íntimamente unidos: bivalentes.
 Observa  cada cromosoma  2 cromátidas.
 Roturas entre cromátidas próximas de cromosomas homólogos  intercambio material genético 
entrecruzamiento o sobrecruzamiento o crossing-over  redistribución cromosómica del material genético.
 Entrecruzamientos no son aún visibles  se apreciarán más tarde en forma de quiasmas.

Diploteno:
 Inicio de la separación de los bivalentes  se mantienen unidos por los puntos del entrecruzamiento: quiasmas.
 En cada par de cromosomas homólogos  uno o varios quiasmas.

Diacinesis:
 Cromátidas muy condensadas.
 Permanecen los quiasmas.
Al final  envoltura nuclear ha desaparecido totalmente y ya se ha formado el huso acromático.

Bivalentes  en el ecuador del huso  2 cinetocoros de cada homólogo  orientados hacia el mismo polo.



Un cromosoma  un centrómero para 2 cromátidas  se separan cromosomas completos con sus 2 cromátidas.
Separación de n cromosomas dobles  reducción cromosómica  desaparecen los quiasmas.
Distribución al azar de los cromosomas  fuente de variabilidad  gran cantidad de gametos: 2n (n: nº haploide).

Metafase I
Anafase I
Telofase I

Telofase normal pero que da lugar a 2 células hijas cuyos núcleos tienen cada uno n cromosomas con dos cromátidas.
Segunda Divi sión Meiótica


Sin duplicación del ADN.
Parecida a una división mitótica, exceptuando que sólo hay un cromosoma homólogo de cada pareja.
Profase II



Rotura de la envoltura nuclear.
Duplicación de los centrosomas.
Formación del huso acromático

Cromosomas en la región ecuatorial

2 cromátidas de cada cromosoma se separan y migran hacia los polos ecuatoriales
Metafase II
Anafase II
Telofase II

Cromosomas se desenrollan y se forman las envolturas nucleares
Citocinesis
Meiosis y Reproducción Sexual
Reproducción asexual  mitosis  posibilidades de variabilidad genética, de adaptación y de evolución  muy limitadas
(sólo por mutaciones).

Reproducción sexual  fusión de 2 gametos haploides diferentes  cigoto diploide genéticamente distinto  recombinación
2 núcleos parentales.

La variabilidad genética generada en la reproducción sexual se debe a:
 Distintas posibilidades de reparto en la segregación de los cromosomas parentales  meiosis I.
 Recombinación e intercambio de información genética producidos en la profase meiótica I.
Diferencias entre Mitosis y Meiosis
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Mitosis
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Da lugar a dos células con el mismo número de cromosomas que la madre.
En la profase no hay entrecruzamientos.
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Núcleo y División Celular
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
En la anafase las cromátidas hermanas se separan.
Si no hay mutaciones, los cromosomas de las células hijas son idénticos a los de la célula madre.
Se produce una división con una duplicación del ADN.
No hay variabilidad genética.






Da lugar a cuatro células con la mitad de cromosomas que la madre.
En la profase I hay entrecruzamientos.
En la anafase I se separan los cromosomas homólogos.
Los cromosomas de las células hijas son diferentes a los de la célula madre.
Se producen dos divisiones sucesivas con una sola duplicación del ADN.
Hay variabilidad genética.
Meiosis