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TEMA 15. FISIOLOGÍA CELULAR.
REPRODUCCIÓN CELULAR
15.1 . EL CICLO CELULAR
Se conoce como ciclo celular al tiempo que transcurre desde que una célula
se forma por división de una preexistente, hasta que se divide y da origen a
2 células hijas.
La división celular requiere:
- Que la célula madre duplique su ADN
- Que el ADN se reparta equitativamente entre las dos células hijas
- Que se divida el citoplasma en dos.
En los organismos unicelulares la división celular supone la creación de
nuevos individuos.
En los organismos pluricelulares la división celular es imprescindible para
el crecimiento del organismo y la regeneración celular.
A. Fases del Ciclo Celular
En eucariontes el ciclo celular se divide en una serie de etapas por las que
va pasando la célula hasta que se produce la división. Se distinguen dos
fases:
- La “Interfase”: la célula crece y sintetiza diversas sustancias
- La “fase M o división celular”: ocurre la mitosis y la citocinesis.
Interfase
Es mucho más larga que la fase M. Se diferencian a su vez 3 etapas: G 1, S,
y G2.
* Fase G1
Sigue a la división celular y es la que tiene una duración más variable.
Se da una intensa actividad metabólica , la cel aumenta de tamaño y forma
orgánulos celulares.
Termina cuando se inicia la duplicación del ADN.
Algunas células de mamífero entran durante esta fase en un estado de
reposo especial y no vuelven nunca a dividirse. Se denomina estado G0 o de
quiescencia. Se produce en células que han sufrido un importante proceso
de diferenciación.
* Fase S
Se replica el ADN y se sintetizan las histonas
Como resultado de la replicación cada cromosoma esta formado pro dos
cromátidas idénticas unidas por el centrómero.
* Fase G2
Tiene una duración muy corta (3h) y en ella se transcriben y traducen genes
que codifican las proteínas necesarias para que la célula se divida.
Se duplican los centriolos.
Finaliza cuando comienza la mitosis.
Fase M
Se diferencian la mitosis y la citocinesis. Ambos procesos se solapan, de
modo que la citocinesis comienza antes de que termine la mitosis.
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15.2. MITOSIS Y CITOCINESIS
A. Mitosis
Es un proceso continuo que para su estudio se divide en las siguientes
fases: profase, metafase, anafase y telofase.
Profase
- La cromatina se condensa hasta formar cromosomas (formados por dos
cromátidas)
- Los centriolos se separan hasta que se sitúan en polos opuestos celulares
y se forma entre ellos el huso mitótico o acromático.
- La membrana nuclear se desintegra
- El nucleolo se desorganiza
- En el centrómero de cada cromosoma se forman los cinetócoros.
Metafase
Los cromosomas alcanzan el grado máximo de condensación.
Los microtúbulos cinetocóricos empujan a los cromosomas hasta situarlos
en el plano ecuatorial del huso mitótico donde forman la placa ecuatorial o
metafásica.
Los centrómeros de cada cromosoma se sitúan de manera que cada
cromátida que forma el cromosoma queda orientada hacia un polo celular.
Se distinguen en el huso mitótico 2 tipos de microtúbulos:
- Los cinetocórico unidos a los centrómeros de los cromosomas por los
cinetócoros
- Los polares parten de los centriolos y se solapan en el plano ecuatorial
del huso
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En las células vegetales que no poseen centriolos el huso mitótico se
origina a partir de una zona difusa denominada “Centro organizador de
microtúbulos”
Anafase
Se produce la separación simultánea de las cromátidas en todos los
cromosomas y su desplazamiento hacia los polos opuestos arrastradas por
los microtúbulos cinetocóricos que se acortan por despolimerización.
La separación se inicia por el centrómero en todos los cromosomas.
Los microtúbulos polares se alargan por polimerización y separan los dos
polos opuestos del huso mitótico.
Finaliza cuando los cromosomas llegan a los polos
Telofase
Los dos conjuntos de cromosomas a ambos lados de la célula comienzan a
desespirilizarse
Los nucleolos empiezan a reorganizarse
Se recompone la membrana nuclear alrededor de cada grupo de
cromosomas formando dos núcleos hijos.
B. Citocinesis
Es distinta en celulas vegetales y animales:
Células animales
Se produce por estrangulamiento. A nivel de la placa ecuatorial se forma
periféricamente un anillo contráctil formado por filamentos de actina y
miosina. Este anillo se va estrechando de fuera adentro originando un surco
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de segmentación cada vez mas estrecho hasta que se produce la separación
de las dos células hijas.
Células vegetales
Se denomina tabicación porque se forma un tabique de separación a nivel
de la placa ecuatorial que crece de dentro afuera. Este tabique se forma por
fusión de vesículas del complejo de Golgi, que contienen los componentes
que formarán la pared, y de restos de microtúbulos del huso.
El tabique presenta perforaciones denominados plasmodesmos que son
puentes de comunicación entre las dos células hijas.
15.3 MEIOSIS
a. Características Generales
La reproducción de los organismos puede ser asexual o sexual.
En la asexual un sólo individuo da lugar por mitosis a células hijas que son
genéticamente iguales a su progenitor.
En la reproducción sexual intervienen 2 individuos aportando cada uno de
ellos un gameto a célula sexual, los cuales se fusionan en un proceso
denominado “fecundación”.
Para evitar que la fusión de gametos suponga la duplicación del nº de
cromosomas, es necesaria la meiosis; un proceso en el que se reduce el nº
de cromosomas a la mitad.
En la meiosis a partir de una célula madre diploide (2n) con 2 cromosomas
homólogos de cada tipo, se forman 4 células haploides con un sólo
cromosoma de cada clase (n).
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b. Fases meióticas
Consiste en dos divisones nucleares sucesivas que se denominan meiosis I
o primera división meiótica, y meiosis II o segunda división meiótica. Cada
una de ellas se subdivide en 4 fases.
1ª División meiótica. Meiosis I
Suele durar el 90% del tiempo total de la meiosis
Durante la interfase se ha duplicado el ADN de modo que cada cromosoma
estará formado por 2 cromátidas hermanas genéticamente iguales.
 Profase I
Es la fase más compleja y se subdivide a su vez en 5 subfases que son:
- Leptoteno
Los cromosomas se condensan y se hacen visibles al microscopio. Cada
uno formado por dos cromátidas estrechamente unidas que se
comportan como una sola unidad.
Los cromosomas están unidos por sus extremos a la membrana nuclear
- Zigoteno
Los cromosomas homólogos se aparean mediante un proceso llamado
“sinapsis cromosómica” que se produce por medio de una estructura
protéica llamada “complejo sinaptonémico”.
Se forma una estructura de 4 cromátidas denominada “tétrada” o
“cromosoma bivalente”
- Paquiteno
Los cromosomas permanecen formando tétradas y se produce el
“sobrecruzamiento” o intercambio cromosómico.
Este supone la rotura del ADN al mismo nivel en dos cromátidas
homólogas no hermanas, seguida del intercambio de fragmentos de
cromátidas. Supone el intercambio de genes o “recombinación génica”.
- Diploteno
Comienza la separación de cromosomas homólogos, pero permanecerán
conectados físicamente por unos puntos denominados “quiasmas”, que
corresponden a los puntos donde se ha producido el sobrecruzamineto.
Esta fase que puede durar años los cromosomas se descondensan y se
produce síntesis de ARN.
- Diacinesis
Los cromosomas vuelven a condensarse y se observa que cada bivalente
está formado por 4 cromátidas.
Las cromátidas hermanas permanecen unidas por los centrómeros
mientras que las homólogas no hermanas permanecen unidas por los
quiasmas.
La membrana nuclear se desintegra desaparece el nucleólo y se forman
las fibras cinetocóricas del huso las cuales van a unirse a los
cinetócoros.
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 Metafase I
Los tétradas, que permanecen unidas por los quiasmas, se alinean en el
plano ecuatorial del huso formando la placa metafásica.
Los centrómeros de cada cromosoma se disponen en lados opuestos de
la placa. Los cinetócoros, de las cromátidas del mismo cromosoma están
fusionados y se unen por un solo lado a los microtúbulos del huso.
 Anafase I
Se produce la separación de los quiasmas, y los cromosomas homólogos
de cada tétrada se separan hacia un polo de la célula, arrastrados por los
microtúbulos del huso.
Cada cromosomas de la pareja de homólogos se separa hacia un polo de
la célula. Cada cromosomas está constituido por dos cromátidas.
 Telofase I
Se forma la membrana nuclear alrededor de los dos núcleos hijos, el
nucleolo y los cromosomas se descondensan.
En la mayoría de los casos tiene lugar también la citocinesis,
formándose 2 células hijas con n cromosomas, cada uno de los cuales
está formado por dos cromátidas.
Antes de la segunda división meiótica puede producirse una pequeña
interfase, pero NO se produce duplicación del ADN.
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2ª División Meiótica. Meiosis II
Ocurre simultáneamente en las dos células hijas resultante de la meiosis I.
Sus fases son:
 Profase II
Es muy breve. Los cromosomas se condensan la membrana nuclear y el
nucleolo desaparecen, formándose nuevos husos mitóticos.
 Metafase II
Los cromosomas, formados por dos cromátidas unidas por el
centromero, se alinean en la ecuatorial.
Los cinetócoros se orientan en direcciones opuestas y se unen a los
microtúbulos cinetocóricos.
 Anafase II
Se separan las cromátidas hermanas hacia cada polo de la células
 Telofase II
Se forman las membranas nucleares alrededor de los cromosomas (
ahora cada uno con una cromátida).
Los cromosomas se descondensan. Se produce la citocinesis .
Al final del proceso 4 células hijas con n cromosomas de 1 cromátida cada
una.
En la meiosis además de pasar de una célula diploide a 4 células hijas
haploide, se produce “redistribución genética” debido a:
- La distribución aleatoria de los homólogos paterno y materno, según
queden hacia un polo u otro en la placa metafásica.
- Al sobrecruzamiento cromosómico de la profase I que origina algunas
cromátidas con fragmentos paterno y materno. Este fenómeno conlleva
una recombinación génica que aumenta la variabilidad de las especies.
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