Ciclo Celular. Mitosis y Meiosis. Reproducción. Gametogénesis. Código 6482 División Celular • La división celular es la base de la reproducción y desarrollo de todos los organismos. • Para que una célula se divida, su genoma también debe dividirse, de modo que la replicación del ADN precede siempre a la división celular. La vida de una célula Video http://highered.mheducation.com/sites/9834092339/student_view0/chapter10/how_the_cell_cycle_works.html La célula duplica su tamaño y aumenta la cantidad de organelas, enzimas y otras moléculas. La célula sale del ciclo y deja de dividirse Se divide el citoplasma Se separan los juegos de cromosomas Las estructuras necesarias para la división comienzan a montarse. Transcripción /Traducción Control del ciclo celular Leland Hartwell Nobel 2001 Cdk: quinasa dependiente de ciclina El ciclo se regula por la Fosforilación y degradación de proteínas Mitosis – Meiosis - Desarrollo y Reproducción • La mitosis y la meiosis son parte del ciclo celular. • La mitosis se considera una división celular asexual. • La meiosis se considera una división celular sexual. PROCARIOTAS Cromosoma: única molécula circular asociada a proteínas no histónicas (salvo en arqueas). Una sola copia del genoma. En Bacterias y Archaea, NO existe la mitosis, ni meiosis, ni fecundación, ni la reproducción sexual. Fisión binaria: • Primero el DNA se replica • El DNA se une a la membrana • La membrana plasmática y pared se elonga entre los puntos de unión del DNA. • La célula forma un tabique que separa un cromosoma, ribosomas, etc. para cada célula. • Las dos células hijas se separan. • Resultado: dos células idénticas. Intercambio genético en Bacteria y Archaea Procesos naturales: • Transformación • Transducción • Conjugación EUCARIOTAS: Presentan mitosis y meiosis División celular • Una célula eucarionte puede tener 1000 veces más ADN que una procarionte. • El ADN lineal se encuentra dividido en varios cromosomas. • La división equitativa del material genético comprende la MITOSIS o CARIOCINESIS y la CITOCINESIS o división celular y son dos etapas del extenso CICLO CELULAR. MITOSIS Profase Durante la profase, se produce la formación del huso, la desorganización del nucleolo y de la envoltura nuclear y el enrollamiento del ADN formando los cromosomas. Video http://highered.mheducation.com/sites/9834092339/student_view0/chapter10/mitosis_and_cytokinesis.html 8 Profase: formación de cromosomas Los cromosomas constan de dos moléculas idénticas de ADN súper enrollado llamadas cromátidas. El centrómero está formado por regiones específicas de ADN de cada cromosoma. A ambos lados del centrómero, se forma una estructura proteica aplanada, llamada cinetocoro, cuyas zonas externas se unirán a los microtúbulos de las fibras del huso, fijando los cromosomas al mismo. Esta unión ocurrirá en la profase tardía. 9 Profase: formación del Huso El huso acromático está formado por los microtúbulos: - astrales, que forman una estructura radial a partir de los centrosomas derivados de los centríolos - polares, que llegan hasta la zona ecuatorial de la célula - cinetocóricos se unen al cinetocoro de los cromosomas. 10 Metafase Los cromosomas quedan alineados en el plano ecuatorial por la unión de los microtúbulos cinetocóricos a la zona del al cinetocoro. Se ubican perpendiculares a las fibras del huso acromático. 11 Anafase El acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos posibilita la separación de las cromátidas hermanas idénticas. 12 Telofase Las cromátidas llegan a los polos y se desorganizan los cinetocoros. La envoltura nuclear se vuelve a polimerizar. El ADN comienza a desenrollarse. 13 Citocinesis Se produce el estrangulamiento del citoplasma debido a la formación de un surco en la zona ecuatorial, formado por la acción de los microfilamentos. Los cromosomas terminan de desenrollarse. 14 Citocinesis MEIOSIS MEIOSIS I Profase I: Leptonema Se visualizan los cromosomas al microscopio, pero no aparecen empaquetados como en la profase de la mitosis, sino como filamentos largos y finos, resultando difícil distinguir a las cromátidas hermanas dado que están muy juntas. Videos http://highered.mheducation.com/sites/9834092339/student_view0/chapter12/stages_of_meiosis.html http://highered.mheducation.com/sites/9834092339/student_view0/chapter12/how_meiosis_works.html 16 Profase I: Cigonema Los cromosomas homólogos se acercan y aparean entre sí a lo largo. Ese apareamiento se denomina sinapsis, y es gen a gen de los homólogos. A lo largo de los cromosomas apareados se distingue una estructura formada por proteínas que es el complejo sinaptonémico que contribuye a mantener a los cromosomas alineados. El apareamiento de homólogos es visible al microscopio óptico, y recibe el nombre de tetrada o bivalente. 17 Complejo Sinaptonémico Estructura proteica que garantiza el perfecto apareamiento de los cromosomas homólogos. Profase I: Paquinema En esta etapa se realiza un proceso que es la recombinación genética o crossing-over. Es el intercambio de segmentos de ADN entre los cromosomas homólogos apareados. Como consecuencia del crossing-over, el cromosoma tiene ahora, en una de sus cromátidas, un segmento de ADN que estaba en su homólogo. Por lo tanto, las cromátidas hermanas ya no son idénticas entre sí. 19 Entrecruzamiento Profase I: Diplonema El complejo sinaptonémico desaparece y los cromosomas homólogos comienzan a separarse como si se repelieran entre sí, pero se mantienen unidos en los sitios donde hubo recombinación. Estos sitios se denominan quiasmas. 21 Profase I: Diacinesis Los quiasmas se desplazan a lo largo de los cromosomas hasta sus extremos. Este proceso se denomina terminalización. La diacinesis finaliza cuando la envoltura nuclear se desorganiza y el huso acromático comienza a formarse, tal como sucede durante la mitosis. 22 MI M II Conceptos Claves • Comienza con una célula diploide llamado “meiocito”. • Después de la síntesis se copian dos pares de cromátidas hermanas, formando un manojo de cuatro cromátidas llamadas tétradas. • Se divide dos veces dando lugar a 4 células haploides. Las fuentes de variabilidad genética • Apareamiento de los cromosomas homólogos: Permite la interacción de los cromosomas homólogos y la formación del complejo sinaptonémico. • Entrecruzamiento: En la profase los cromosomas homólogos intercambian información genética. • Segregación al azar de cromosomas: Los cromosomas en la metafase I se orientan en forma independiente. • Fecundación: Los gametos que se unen en la fecundación no son idénticos. • Mutaciones No disyunción Trisomia del 21 y sexuales premitotica o haploides La reproducción sexual se caracteriza por dos hechos: la fecundación y la meiosis. Alternancia de generaciones. La meiosis y la fecundación hacen de puente entre las fases del ciclo biológico Fecundación Meiosis Esquema de los cambios en el número de cromátidas en los cromosomas a lo largo del ciclo de vida. La fecundación y la meiosis pueden ocurrir en diferentes momentos del ciclo vital según el tipo de organismo del que se trate. Haplodiplonte Haplonte Diplonte Ciclo de vida de humanos, plantas y hongos La variación genética producida en los ciclos de vida sexual contribuyen a la evolución. CICLO DE VIDA DE UNA ANGIOSPERMA Esporogénesis • Megasporocito: célula madre del saco embrionario (diploide=2n). • Megáspora: saco embrionario uninucleado (haploides=n). Gametofito femenino • Microsporocito: célula madre del grano de polen (diploide=2n). • Micróspora: grano de polen uninucleado (haploides=n). Microesporogénesis Microgametogénesis LILIUM ESPOROFITO Saco embrionario Gineceo de Lilium Óvulos de Lilium GAMETOFITOS Antera de Lilium Grano de polen Fecundación y Embriogénesis Óvulo D o b l e Grano de Polen Antípodas Célula central F e c u n d a c i ó n células espermáticas Sinérgidas Ovocélula Tubo polínico Endosperma a) EMBRIÓN b) c) d) E M B R I O G É N E S I S