Ciclo Celular, División y Muerte Celular

BIOLOGÍA

U.N.P.S.J.B.

MEDICINA

Primer Cuatrimestre 2015

ReproducciReproduccióón Celularn Celular

Mitosis y MeiosisMitosis y Meiosis

La ReproducciLa Reproduccióón Celular es la base n Celular es la base del crecimiento de los organismosdel crecimiento de los organismos

Permite la ReproducciPermite la Reproduccióónn

Los Seres Vivos necesitan crecer y Los Seres Vivos necesitan crecer y renovar los tejidos constantementerenovar los tejidos constantemente

� La piel humana se regenera completamente cada 28 a días

� Las raicillas de cebolla crecen varios milímetros diarios

En el nEn el núúcleo de la ccleo de la céélula estlula estáá la la

informaciinformacióón que regula este proceson que regula este proceso

CONFORMACION ADN

NUCLEOSIDO:

Base nitrogenada unida covalentemente al carbono 1′ de la desoxirribosa,

AZUCAR – Pentosa -

La Desoxirribosa es una Ribosa a la que le falta un oxígeno en el

carbono 2′:

NUCLEOTIDO:

Si a un nucleósido le sustituimos el grupo hidroxilo del carbono 5′ por un grupo fosfato,

obtenemos un nucleótido

ConformaciConformacióón del ADNn del ADN

Bases Nitrogenadas

Adenina

Timina

Citosina

Guanina

Grupo Fosfato

Desoxirribosa

Nucleótido

1.-Cada grupo fosfato une el carbono 3’de un azúcar con el carbono 5’del azúcar siguiente a lo largo del esqueleto

2.-Pares de bases complementarias forman puentes de hidrogeno que mantienen unidas las 2 cadenas de la doble hélice de DNA (por

el carbono 1 de la Desoxirribosa)

3.-Los Pares T-A tienen 2 puentes

de Hidrogeno

4.-Los Pares C-G tienen 3 puentes de

Hidrogeno

5.-Ambas cadenas corren en la dirección 5-3. Son anti-paralelas

Ojo!

UNA CROMÁTIDA, cada cromatidahermana, UN CROMOSOMA simple

o UN CROMOSOMA “HIJO”

= 1 (una) MOLÉCULA DE ADN (con su

doble cadena de nucleótidos)

G1

S Síntesis de ADN

G2

Interfase

� Secuencia ordenada de eventos :

� Interfase, donde los cromosomas se duplican

� Fase mitótica donde ocurre división celular

Ciclo Celular EucariotaCiclo Celular Eucariota

Ciclo Celular EucariotaComprende 5

fases:

1. G1 (gap 1)

2. S (síntesis)

3. G2 (gap 2)

4. M (mitosis)

5. C (citocinesis)

La duración del ciclo celular varia ampliamente según el tipo celular

Interfase

5. C (citocinesis)

1.2.

3.

4.

Las células que no se dividen nunca

permanecen en G1 que se denominará G0.

InterfaseInterfase� G1: La célula crece hasta alcanzar una masa critica necesaria

para poder repartir el material. Se incrementa la cantidad de ARN, el ADN se transcribe y se traduce, dando lugar a proteínas necesarias para la vida celular y para la síntesis del ADN (síntesis de móleculas y macromoléculas, formación de nuevas membranas, armado de nuevos organelos). Existe un punto R de restriccion o sin retorno que una vez sobrepasado conduce a la Division

� Fase S: Duplicación del material hereditario, el cromosoma pasa de tener una cromátida a tener dos, cada una compuesta por una doble hélice de ADN producto de la duplicación de la original, como la replicación del ADN es semiconservativa, las dos dobles hélices hijas serán exactamente iguales, y por tanto las cromátidas hermanas, son genéticamente idénticas.

� G2: Es la fase más corta de la interfase, se sintetizan proteinas que desestabilizan la membrana nuclear y componentes del Huso. Se preparan todos los componentes de mitosis, al final de esta fase, se produce una señal que dispara todo el proceso de la división celular.

Centrómero

Cromátidas hermanas

duplicación del cromosoma

cromátidashermanas

centrómero

cromosomasdistribuidos acélulas hijas

� Fase S Antes de que la célula se divida, los cromosomas se duplican produciendo dos cromátidas hermanas (en esa fase el ADN se encuentra desespiralizado!)

AUTODUPLICACION DEL ADN

La iniciación de la replicaciónAcontece en un cierto grupo de nucleótidos, el origen de la

replicación, requiere entre otras de las enzimas:

1. helicasas rompen los puentes hidrógeno en diferentes partes del DNA

2. las topoisomerasas alivian la tensión, capaces de actuar sobre la topología del ADN. (tres tipos de ADN topoisomerasas)

3. las proteínas de unión a cadena simple (ssdp) mantienen separadas

(estabilizan) las cadenas abiertas.

Una vez que se abre la molécula, se forma una

área conocida como "burbuja de replicación

� Los procariotas abren una sola burbuja de replicación, mientras que los eucariotas múltiples.

� El ADN se replica en toda su longitud por confluencia de las "burbujas".

AUTODUPLICACION DEL ADN

Dado que las cadenas del ADN son antiparalelas,

y que la replicación

procede solo en dirección 5' a 3'

en ambas cadenas, una

cadena formaráuna copia continua,

mientras que en la otra se

formarán una serie de

fragmentos cortos conocidos

como FRAGMENTOS DE OKAZAKI .

AUTODUPLICACION DEL ADN

Para que trabaje la ADN polimerasa es necesario la presencia, en el inicio de cada nuevo fragmento, de pequeñas

unidades de ARN conocidas comoCEBADORES

A posteriori, se activan otras enzimas, que remueven los fragmentos de ARN y

La ADN LIGASA une fragmentos a la cadena en crecimiento forma enlaces covalentes entre el extremo 5’ de una

cadena polinucleotídica y el extremo 3’de otra cadena polinucleotídica.

También se denomina enzima de unión de polinucleótidos.

Por la ADN polimerasa La ADN polimerasa (existen de 3 tipos: I, II y III) los nuevos

nucleótidos entran en la horquilla y se enlazan con el nucleótido correspondiente de la

cadena de origen (A con T, C con G).

FASE S: AUDODUPLICACION o REPLICACION DEL ADN

RESOLVER

� 1.-“El ciclo celular abarca toda la vida de una persona, desde que nace hasta que muere”. ¿Es correcto?

� 2. ¿Qué ocurre en las fases G1 y G2? Describe.

� 3. Cuales son las Enzimas principales implicadas en la fase S. Describe la función de cada una

� 4.- Que constitución química y que función cumplen en etapa S, los llamados CEBADORES

� 5. Cual es el sentido biológico de los denominados FRAGMENTOS DE OKASAKI

G1

S Síntesis de ADN

G2

Interfase

� Secuencia ordenada de eventos :

� Interfase, donde los cromosomas se duplican

�Fase mitótica donde ocurre división nuclear

Ciclo Celular EucariotaCiclo Celular Eucariota

MitosisMitosis

��ProducciProduccióón n ClonalClonal de Cde Céélulas lulas

�Ocurre en células EUCARIOTAS

�Las células pueden ser diploides o haploides

� Crecimiento

Funciones de la MitosisFunciones de la Mitosis

� Regeneración de los Tejidos

� Reemplazo de células

� Origen de esporas o gametas en ciclos de vida NO DIPLONTES

Células muertas

Células en división

Epidermis, la capa exterior de la piel

Dermis

� Reproducción Asexual o Vegetativa

Membrana Nuclear

Huso acromático temprano

Centríolos

Cromátidas hermanas

Etapas de la MitosisEtapas de la Mitosis

� Interfase: El nucleolo y la membrana celular se distinguen y los cromosomas están en forma de cromatina

� Profase: Los cromosomas se condensan y la membrana nuclear ya no es visible.

� Aparece el huso acromático y se une a los centrómeros

� Los centríolos comienzan a migrar hacia los polos

METAFASE TELOFASE Y CITOQUINESIS

Plano ecuatorialde la metafase

Huso Cromosomashijos

Surco desegmentación

Formacióndel nucleolo

Formación dela membrana nuclear

ANAFASE

Metafase: los cromosomas gruesos y enrollados, cada uno con dos cromátidas, se alinean en la placa ecuatorial de la célula

Anafase: Las cromátidas hermanas de cada cromosoma doble, se separan y migran hacia los polos.

Telofase: Los cromosomas están en los polos y son cada vez más difusosLa membrana nuclear se vuelve a formar y el citoplasma se divide.

La La CitoquinesisCitoquinesis o Citocinesis es o Citocinesis es

diferente en vegetales y animalesdiferente en vegetales y animales

� En animales, ocurre por un proceso de segmentación

� Aparición de un surco de segmentación.

Surco desegmentación

Anillo de contracciónhecho de microfilamentos

Células hijas

Surco de Segmentación

� En plantas, vesículas con material de la pared celular se fusionan para

formar la placa celular que luego se convierte

en pared celular

Vesículas conteniendomaterial de la pared

Formación dela placa celular

Placa celular Células hijas

Pared de lacélula parental

Núcleo hijo

Pared celular Nueva pared

� Fases de la Mitosis

MeiosisMeiosis

Funciones de la MeiosisFunciones de la Meiosis

� Reducir el número de cromosomas (diploide a haploide) En ciclos de vida Diplontes, los gametos (células sexuales haploides), al unirse durante la fecundación, vuelven a formar células diploides.

� Promover e incrementar la diversidad y variabilidad genética entre los individuos producidos.

Meiosis consiste de dos divisiones celulares (meiosis I y meiosis II)

� Interfase: Duplicación del ADN.

Cromosomas

Centrómero

Cromátidas hermanas

Cromosomas homCromosomas homóólogos logos (duplicados durante la (duplicados durante la fase S del ciclo celular) fase S del ciclo celular)

unidos por pares durante unidos por pares durante la divisila divisióón celularn celular

MEIOSIS: los cromosomas homólogos se separan

INTERFASE PROFASE I METAFASE I ANAFASE I

Centrosomas (con pares de centríolos)

Membrananuclear

Cromatina

Sitio de entrecruzamiento

Huso

Cromátidashermanas

Tétrada

Microtúbulosunidos

Planoecuatorial

Centrómero

Cromátidas hermanaspermanecen unidas

Los cromosomashomólogos se separan

Duplicación del ADN. Profase I: Formación de cromosomas y entrecruzamiento, donde los cromosomas homólogos intercambian sectores. El núcleo se rompe.

Metafase I: Aparece el huso acromático. Los cromosomas homólogos se fijan por el centrómero a las fibras del huso.

Anafase I: Las fibras del huso se contraen separando los cromosomas y arrastrándolos hacia los polos celulares.

MEIOSIS II: las cromátidas hermanas se separan

TELOFASE I y CITOQUINESIS PROFASE II METAFASE II ANAFASE II

Surcos desegmentación

Las cromátidashermanas se separan y migran a los polos

TELOFASE IIY CITOQUINESIS

Los cromosomas se desespiralizan y convierten en cromatina Cuatro células hijas haploides

Se forman dos células hijas haploides (n)

Se forman los cromosomas y se rompe el núcleo

Cromosomas se ubican en el centro y se fijan al huso acromático

GametogGametogéénesis y Ovognesis y Ovogéénesisnesis

� En los CICLOS DE VIDA DIPLONTES, en individuos machos, la gametogénesis recibe el nombre de espermatogénesis y tiene lugar en los órganos reproductores masculinos.

� En los individuos hembras, la gametogénesis recibe el nombre de ovogénesis y se realiza en los órganos reproductores femeninos.

� En el macho se forman los espermatozoides y en las hembras los óvulos

Cariotipo HumanoCariotipo Humano

� Ser humano tiene 23 pares de cromosomas en cada célula somática

POSIBILIDAD 1 POSIBILIDAD 2

Orientación independiente de los

cromosomas enmetafase I

Metafase II

Gametos

Combinación 1 Combinación 2 Combinación 3 Combinación 4

ProducciProduccióón de descendencia variadan de descendencia variada

TétradaQuiasma

Centrómero

FormaciFormacióón de Quiasmas (Meiosisn de Quiasmas (Meiosis--Profase I)Profase I)

MITOSIS MEIOSIS

CELULA PARENTAL(antes de la replicación de cromosomas)

Sitio del entrecruzamiento MEIOSIS I

PROFASE Itétrada formada por la sinapsis de cromosomas homólogos

PROFASECromosomas duplicados(dos cromatidashermanas)

METAFASE

Replicación decromosoma

Replicación de cromosoma

2n = 4

ANAFASETELOFASE

Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial

Las tétradas se alinean en el plano ecuatorial

METAFASE I

ANAFASE ITELOFASE ILas cromátidas

hermanas se separan en anafase

Los cromosomas homólogos se separan durante anafase I, las cromátidas hermanas permanecen unidas

No hay más replicación de cromosomas, las cromátidas hermanas se separan en anafase II

2n 2n

Células hijas

Células hijas de meiosis II

MEIOSIS II

Células hijas

meiosis I

Haploiden = 2

n n n n

Célula diploide

ComparaciComparacióón entre la Mitosis y la Meiosisn entre la Mitosis y la Meiosis

M.........?

Tipo de división celularmediante el cual se

segregan, se separan los cromosomas en dos

cromatidas que se disitribuyen en células

hijas.

M.........?

Tipo de división celular queocurre en células diploides

produciendo celulashaploides. División

reduccional

Cromatida= 1 mol

ADN

Cromosoma Doble

Cromatida= 1 mol

ADN

CICLOS BIOLÓGICOS

Uno de los puntos cruciales de la

reproducción sexual es la

fecundación

La cigota cuenta con la suma de

informaciones genéticas

de ambas GAMETAS.

Fecundación

Si la fecundación va a duplicar

ese número, es necesario, previa o posteriormente

una reducción del número de cromosomas: meiosis

1.-Contrarresta los efectos de la fecundación

•Exclusivo de EUCARIOTAS

•Ocurre en células diploides (2n) o poliploides

2.- Es fuente de variación hereditaria

•Recombinación Génica : Profase Meiosis I

•Recombinacion Cromosómica: Anafase Meiosis I

La Meiosis, opera

transformando células

diploidesen

haploidesFecundación Meiosis

Haploide

Diploide

¿En que momento de la vida de los organismos puederealizarse la meiosis?

Se distinguen tres modelos básicos de ciclos de vida, cuando se analizan los diversos

modos de reproducción sexual .

Ciclo haplonteCiclo diplonteCiclo haplodiplonte

1. Ciclos haplontes.La meiosis ocurre luego de la formación del Zigoto originándose células haploides (NO NECESARIAMENTE gametas).

2. Ciclos diplontes.La meiosis origina gametas n (antes de la formación del zigoto) que luego de la fecundación dan lugar a un zigoto 2n

3. Ciclos haplodiplontes:Comprende dos fases multicelulares una haploide (GAMETOFITO) y otra diploide (ESPOROFITO)

1.-CICLO HAPLONTE

AdultoHAPLOIDE

(n)

Desarrollo

Células Gameta Gameta

HAPLOIDES HAPLOIDE + HAPLOIDE

FecundaciónCigotoDIPLOIDE

(2n)

Meiosis

Fecundación

Meiosis

HAPLONTE

En el ciclo de vida haplonte, el organismo es haploide y el únicoestadio diploide es el cigoto.

Hongo (Rhizopus oligosporus)(organismo haploide)

HAPLOIDE (n)

Organismo maduro

DIPLOIDE (2n)

Cigoto (2n)

Esporas(n)

GametasMasculina (n)

Femenina(n)

Cubierta protectora

cigoto

fecundación

meiosis

haploide diploide

2.- CICLO HAPLODIPLONTE

Fecundación Meiosis

HAPLOIDE (n)

HAPLO-DIPLONTE

En la alternancia de generaciones, el organismo atraviesa ambos estadíos, haploide y diploide

helecho (Humata

tyermanii)(esporofito diploide)

Gametofito(n)

DIPLOIDE (2n)

Gametasmasculina (n) Femenina (n)

cigoto (2n)

Esporofito(2n)

Esporas (n)

3.-CICLO DIPLONTE

AdultoDIPLOIDE

(2 n)

Desarrollo

Células Gametas Gametas

DIPLOIDES HAPLOIDE + HAPLOIDE

FecundaciónCigotoDIPLOIDE

(2n)

meiosis

Fecundación

HAPLOIDE (n)

GametesM (n) F (n)

DIPLONTE

En el ciclo de vida diplonte, el organismoes diploide y las gametas son el únicoestadío haploide.

Elefante (Loxodonta

africana)(Organismo diploide)

DIPLOIDE (2n)Cigoto (2n)

Organismomaduro

ANISOGAMIA

Fecundación

TALO

Fem

2N

TALO

Masc

2N

mei

osi

sm

eio

sis

Fecundación

Gametangio Femenino

Gametas

Gametas

Mitosis

Gametangio Masculino

Cigoto(2n)

Mit

osi

s

Mit

osi

s

Filamentos Juveniles

FECUNDACIÓNMEIOSIS

n

MEIOSISFECUNDACIÓN

2n

FECUNDACIÓNMEIOSIS

2n

n