cromosomas, mitosis y meiosis

7/29/2019 Cromosomas, Mitosis y Meiosis

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Divisin celular:

cromosomas, mitosis,y meiosis

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATLICA PUERTO RICOCOLEGIO DE CIENCIAS

DEPARTAMENTO DE BIOLOGA

Prof. Virginia Bez Beln

Biologa General


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Temas

Cromosomas de eucariticos

Ciclo celular

Mitosis

Regulacin de la divisin celular

Sexo, ploida y meiosis

Ciclos de vida


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shers,adivisionofThomsonLearning

Divisin celular enprocariotas

Las clulas procariticas se dividenporfisin binariapara formar clulasidnticas (reproduccinasexual).

No se forma huso mittico.

Una sola molcula de ADN circularse separa cuando la pared celularse divide en dos.


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shers,adivisionofThomsonLearning Divisin celular en procariotas

La mayora de los organismosprocariticos no se reproducensexualmente.

Los eucariticos que tienenreproduccin sexual llevan a cabomeiosispara producir una mezcla de

genes durante la reproduccinsexual.

La meiosis es similar a mitosis,pero difiere en muchos aspectos.


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shers,adivisionofThomsonLearning Fisin binaria en bacterias

Las clulasprocaritidas sedividen por fisinbinaria.

Una clula sedivide en dosclulas iguales.

Antes de la divisincelular duplican suADN.


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Fisin binariaEn fisin binaria:

El cromosoma bacteriano se replica.Los dos cromosomas hijos de separan.

Origen dereplicacin

Clula deE. coliCromosomabacteriano

Pared celular

Membranacelular

Origen endos copias

OrigenOrigen

Comienza la duplicacin delcromosoma. Luego, una copia

del origen se mueverpidamente al extremoopuesto de la clula.

1

Continua la replicacin. Una copiadel origen se encuentra en cadaextremo.

2

Termina la duplicacin: Lamembrana celular se invagina yla pared de la Clula nueva sedeposita.

3

Resulta en la formacin de dos

clulas hijas.4


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shers,adivisionofThomsonLearning Fisin binaria en bacterias


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byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Divisin en eucaritidos unicelulares

Algunosorganismoseucartidos queson unicelularesse reproducendividindose porfisin binaria.

Cada clulanueva es unindividuo.

100 m

(a) Reproduction. An amoeba,

a single-celled eukaryote, isdividing into two cells. Eachnew cell will be an individualorganism (LM).

Reproduccin: una amiba es un

organismo eucaritido unicelular que sedivide en dos clulas por fisin binaria.Cada clula da origen a un nuevoindividuo.


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byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Funciones de la divisin celular

Los organismosmulticelularesdependen de la

divisin celularpara:Desarrollo devulos

fecundadosCrecimiento

Reparacin detejidos

20 m200 m

(b) Growth and development.This micrograph shows asand dollar embryo shortlyafter the fertilized egg divided,forming two cells (LM).

(c) Tissue renewal. These dividing

bone marrow cells (arrow) willgive rise to new blood cells (LM).

Crecimiento ydesarrollo: embrin dedlar de arena despusde la divisin del cigoto

Reparacin de tejidos:

clulas de la mdulasea se dividen paraformar nuevas clulassanguneas


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Divisin celular en eucariotasLos organismos eucariticos se dividenpormitosispara producirclulasidnticas.

Es un proceso complejo que incluye 2sistemas citosquelticos.

Las bandas de ADN linear se separanpor sistemas motores complejos (husomittico).


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byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Cromosomas

El contenido genticode una clula seconoce como

genoma.

Las molculas deADN de una clulaestn empacadas ensus cromosomas.

50 m


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byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Cromosomas en eucaritidas

Los cromosomas de eucaritidosConsisten de cromatina, un complejo de

ADN y protena que se condensacuando cesa la divisin celular.

En animales y plantas que sereproducen sexualmente:

Las clulas somticas tienen dos juegosde cromosomas (diploides).Los gametos slo tienen un juego decromosomas (haploides).


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Cromosomaseucariticos

El material gentico se mantiene en loscromosomas.

Durante la divisin celular, los

cromosomas se duplican precisamente.

Los eucariticos tienen uno o mscromosomas.

El arreglo de los genes del ncleo eslinear; slo hay ADN circular en los

mitocondrios y los cloroplastos.


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byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Cromosomas eucariticos

El ADN del ncleo est protegidopor la membrana nuclear y losnucleosomas.

Los genes se arreglan en loscromosomas como cuentas.

Estudios recientes en el Proyectodel Genoma Humano indican quehay ~30,000 genes.


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sonLearning Cromosomas eucariticos

Teidos con Ab contra los centrmeros (amarillo)


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sonLearning

23 Cromosomas de Homo sapiensEn los humanos existen 23

pares de cromosomas, untotal de 46.Existen 2 cromosomas delsexo: X y YLos dems22 pares se llamanautososmas .

Se pueden teir con Giemsapara observar diferencias enla asociacin entre ADN y

protenas.

Las bandas son diferentesen cada cromosoma.


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sonLearning Ciclo celular

El proceso de divisin celular mittica esparte integral del ciclo celular.

La divisin celular resulta en dos clulashijas genticamente idnticas.

Las clulas duplican su material gentico

antes de dividirse.Esto asegura que cada clula hija reciba unacopia exacta de su material gentico, ADN.


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sonLearning Ciclo celular en eucaritidos

Es una secuencia de eventosnecesarios para la divisin celular y elcrecimiento.

Incluye dos fases principales:Interfase es el tiempo despus dela divisin celular; entre 2 divisiones.

Fase mittica incluye la divisin delncleo (mitosis) y la divisin delcitoplasma (citoquinesis).


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sonLearning Ciclo celular

INTERFASE

G1

S

(sntesis de DNA)

G2


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sonLearning Ciclo celular en eucariticos

Interfase:

G1: Gap 1Mantenimiento normalFunciones celularesbsicasEs el punto donde sedetienen la divisincelular.

S: Sintesis de ADNSe dividen los centriolos.Se duplica el ADN.

G2: Gap 2Preparacin paradividirse


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sonLearning

Fase M (Mitosis)

MitosisProfase

Los cromosomas secondensan

Metafase

Los cromosomas sealinean en el ecuador.

AnafaseLos cromtidas hermanasse separan.

TelofaseSe reorganiza el ncleo.

Citocinesis

Las clulas hijas se separan.


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ishers,adivisionofThom

sonLearning Cromosoma duplicado

Cada cromosoma duplicado consiste de:

Dos cromtidas hermanas, que se separan durante ladivisin celular.

Un centrmero que une las cromtidas.0.5 m

Duplicacin de

cromosoma

(incluyendo sntesis de

DNA)Centrmero

Separacinde cromtidashermanas

Cromtidas

hermanas

CentrmerosCromtidas

hermanas

Una clula eucaritida tiene muchos

cromosomas, se representa uno. Antes

de la duplicacin cada uno tiene una sola molcula de ADN.

Luego de duplicado, un cromosomaconsiste de dos cromtidas hermanas

unidas por el centrmero. Cadacromtida contiene una copia de una

molcula de ADN.

Un proceso mecnico separalas cromtidas hermanas en dos

cromosomas y las distribuyeen dos clulas hijas (huso).


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sonLearning

Organizacin de cromosomas :Interfase y fase M

En G1, los cromosomas son sencillos porqueconsisten de complejos de ADN sencillos / histonas.

En S, los cromosomas se duplican y son dobles.Los cromosomas dobles se mantienen unidos por elcentrmero.

En G2, los cromosomas siguen siendo dobles.

En M, la cromatina se condensa para tomar formade cromosomas y las cromtidas hermanasindividuales se hacenevidentes.


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sonLearning Mitosis en tejido vegetal)

El tejido donde ocurre la mitosis en plantas seconoce como meristemtico.Se encuentra en los pices de los tallos y racesy en las yemas de las hojas.


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sonLearning

Etapas del ciclo celularInterfase

Funciones normales

Se duplican los cromosomas y los centrolos.

ProfaseTemprana: la membrana nuclear se degrada, los cromosomascomienzan a condensarse.

Tarda: los cromosomas se engrosan, se forma el huso mitticoentre los centrolos.

MetafaseLos cromosomas se alnean en el ecuador de la clula.


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sonLearning

ContinuacinAnafase

Se separan las cromtidas al dividirse el centrmero.

TelofaseDesaparece el huso.

Reaparece la membrana nuclear y el nucleolo.

Se encuentran dos juegos de cromosomas en los polosopuestos.

CitoquinesisSe divide el citoplasma en dos clulas iguales.


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sonLearning Profase

Desaparece la membrananuclear.

Desaparece el nucleolo.

Se condensa la cromatina ytoma forma de cromosomas.

Cromosomas duplicados seengrosan.

Los centrolos se dividen y

emigran a los polos opuestos.

Se forma el huso mitticoentre los centrolos.


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sonLearning Metafase

Las fibras del husose unen a loscinetocoros de lascromtidas decada cromosoma.

Los cromosomas

se alnean en elplano ecuatorial dela clula.


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sonLearning Metafase

Algunos microtbulos del huso mittico:Se unen a los cinetocoros de los cromosomas y losmueven hacia la placa de metafase.

Centrosomaster

Cromtidas hermanasPlaca de Metafase

cinetocoros

Microtbulos sobrelapados

no-cinetocoro

cinetocoros(microtbulos)

Centrosoma

CromosomasMicrotbulos

0.5 m

1 m


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sonLearning Metafase en clula vegetal
http://micro.magnet.fsu.edu/micro/gallery/mitosis/metaphase.html


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sonLearning Anafase

Las cromtidashermanas se separanhacia los polosopuestos cuando sedivide el centrmero.

Los microtbulos delhuso mittico las halanunidos al cinetocoro de

cada una.Segn se encogen seretraen.


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sonLearning Anafase

Se separan las cromtidas hermanas.Se mueven a lo largo de los microtbulosdel cinetocoro hacia los polos opuestos.

EXPERIMENTO

1 Los microtbulos de una clula en anafase temprana se marcaron con tinte fluorescenteque brilla en el microscopio (amarillo).

Polo del huso

Kinetochore


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sonLearning Anafase en clula vegetal
http://micro.magnet.fsu.edu/micro/gallery/mitosis/earlyanaphase.html


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sonLearning Telofase

Las cromtidas individualesque se encuentran en polosopuestos se considerancromosomas sencillos.

Los cromosomas se alargan,se estiran y forman la red decromatina.

Reaparece la membrana

nuclear y el nucleolo.

Desaparece el huso mittico.

Ci i i


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sonLearning

CitoquinesisLa citoquinesis incluye la divisin del citoplasma en

dos clulas iguales. Ocurre al final de la telofase.
http://micro.magnet.fsu.edu/micro/gallery/mitosis/daughter.html


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sonLearning Interfase
http://micro.magnet.fsu.edu/micro/gallery/mitosis/resting.html


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sonLearningCromosomas y microtbulos (MTs)

Los microtbulos(MTs)se unen al centrmeroen el cinetocoro.

Cada cromtida

hermana tiene uncinetocoro.

Las cromtidas seseparan durante mitosis.

Los MTs halan loscromosomas aparteaplicando presin en loscinetocoros.


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sonLearning Los microtbulos del huso y

estructuras asociadas a MTPolosCentrolosMaterialpericentriolarsteresMicrotbulosastralesHuso mittico

MTs Polo- poloCromosomasCinetocorosMTs del cinetocoro

Cit i i l l i l


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sonLearning

Citoquinesis en clulas animalesLa citoquinesis:

Depende de las fibras deactina y miosina que halanlas clulas en la separacin.

La separacin decromosomas es dependiente

de MT.

En clulas animales seforma un surco deinvaginacin en la

membrana celular que partela clula en dos.Se deposita un anillo demicrofilamentos contrctilesque halan la membrana

hacia adentro.


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sonLearning

Formacin del surco de invaginacinen la Citoquinesis animal

Surco de invaginacin

Anillo contrctil de microfilamentos Clulas hijas

100 m

(a) Invaginacin y divisin de una clula animal (SEM)


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sonLearning Citoquinesis en clulas vegetales

Se forma el huso mittico, pero

no hay centrolos en los polos.Tienen cuerpos polares delhuso.

Se forman vesculas del Cuerpode Golgi sobre la placa

ecuatorial.

Forman una vescula grandellamada fragmoplasto con loscomponentes de la pared.

Se forma una placa celular que

da origen a paredes nuevas.

La clula se divide con laformacin de una nueva paredcelular.


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sonLearning Fases de mitosis animal

G2 OF INTERPHASE PROPHASE PROMETAPHASE

rosomescentriole pairs) Chromatin

(duplicated)

Early mitoticspindle

Aster

CentromereFragmentsof nuclearenvelope

Kinetochore

ucleolus Nuclearenvelope

Plasmamembrane

Chromosome, consistingof two sister chromatids

Kinetochoremicrotubule

Nonkinetochoremicrotubules


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sonLearning Fases de mitosis animal

Centrosome atone spindle pole

Daughterchromosomes

METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS

Spindle

Metaphaseplate

Nucleolusforming

Cleavagefurrow

Nuclearenvelopeforming


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sonLearning Mitosis en una clula vegetal

1 Profase.La cromatinase condensa.El nucleolocomienza adesaparecer.El huso mitticocomienza aformarse,aunque no esvisible en la foto.

Profase tarda.

Los cromosomas sehacen visibles;consisten de doscromtidas hermanasidnticas. Desaparecela membrana nuclear.

Metafase. Secompleta el huso,

y los cromosomas,unidos a microtbulosen sus cinetocoros,se alinean en elecuador.

Anafase. Lascromtidas de cada

cromosoma seseparan, y loscromosomas hijosse mueven hacia lospolos de la clulasegn se acortan losmicrotblos del

cinetocoro.

Telofase. Los ncleos

hijos se estnformando.A la vez, la citocinesiscomienza: se forma laplaca celular, la cualdivide el citoplasmaen dos.

2 3 4 5

Ncleo

NucleoloCromosomaCromatina

condensndose


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sonLearning Cncer y mitosis

Los tumores malignos invaden los tejidos

cercanos y pueden metastizarse.Exportando clulas cancerosas a otras partes delcuerpo donde forman tumores secundarios.

Clulas cancerosasinvadentejido cercano.

2

Un porciento pequeo de

clulas cancerosaspuedesobrevivir y establecer un

nuevo tumor en otra partedel cuerpo.

4

Clulas cancerosassedispersan a travs de losvasos linfticos ysanguneos a otras partes

del cuerpo..

3Un tumor cece de unasola clula cancerosa.

1

Tumor

Tejido glandular

Clulas cancerosas

Vaso sanguneo

vaso linfticol

Metastasisdel tumor


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sonLearning Regulacin del ciclo celular

Existen dos tipos de protenasreguladoras relacionadas con elcontrol del ciclo celular:

Ciclinas

Quinasas dependientes de ciclinas

(Cdks)


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sonLearning Ciclinas

La actividad de las ciclinas y las Cdksflucta durante el ciclo celular.

During G1, conditions inthe cell favor degradationof cyclin, and the Cdkcomponent of MPF isrecycled.

5

During anaphase, the cyclin componentof MPF is degraded, terminating the Mphase. The cell enters the G

1phase.

4

Accumulated cyclin moleculescombine with recycled Cdk mol-ecules, producing enough molecules ofMPF to pass the G2 checkpoint and initiatethe events of mitosis.

2

Synthesis of cyclin begins in late Sphase and continues through G2.Because cyclin is protected fromdegradation during this stage, itaccumulates.

1

Cdk

CdkG2checkpoint

CyclinMPF

Cyclin isdegraded

DegradedCyclin

G1G1 S G2 G2SM MMPF activity

Cyclin

Time

(a) Fluctuation of MPF activity andcyclin concentration duringthe cell cycle

(b) Molecular mechanisms thathelp regulate the cell cycle

MPF promotes mitosis by phosphorylatingvarious proteins. MPFs activity peaks during

metaphase.

3

M


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sonLearning

Meiosis

Divisin reduccional


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sonLearning Sexo y divisin

En organismos eucaritidos que sereproducen sexualmente se combinasu ADN para producir progenie.

Tienen que preparar su ADN para quepueda combinarse con el DNA de otroindividuo.

El proceso que prepara el ADN se conocecomo meiosis.


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sonLearning Sexo y diploida (2N)

Los organismos que se reproducen sexualmentecombinan sus caractersticas genticas por laseparacin y la recombinacin de genes.

Las clulas sexuales (gametos o meisporas) seforman por meiosis y son haploides (N) porquetienen 1 juego de cromosomas.

Al recombinarse en la clula resultante de lafecundacin, llamada cigoto tienen los dos juegosde cromosomas (uno de la madre y otro del padre).

Es 2n o diploide.

Tienen 2 cromosomas homlogos de cada tipo.


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sonLearning

La reproduccin sexual proveemayor variabilidad en el genotipo

Mejora la habilidad para adaptarse al medioambiente.

Los organismos 2N separan sus pares dehomlogos durante la formacin de las clulassexuales.

Los cromosomas homlogos se aparean: ocurresinapsis.

Forman un complejo sinaptonemal, donde ocurre elentrecruzamiento (crossing over) del materialgentico entre lascromtidas hermanas.

L d i l


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sonLearning

La reproduccin sexual proveemayor variabilidad en el genotipo

Los homlogos que resultan delentrecruzamiento no son iguales a losparentales.

Tienen una mezcla de genes, que produce una

clula sexual algo diferente al complementogentico de cada padre.

Cuando se une a otra clula sexual

compatible durante la fecundacin, elcigoto resultante tiene un complementogentico diferente de cada padre.


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sonLearning Complejo sinaptonemal

El ADN se parte yrecombinaexactamente.

El complejosinaptonemalmantiene lascromtidas de loshomlogos cercanashasta que secomplete elentrecruzamiento.


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sonLearning Entrecruzamiento y quiasmas

La regin delcrossover

forma unaestructura en

forma de X.

Esta estructura

se conocecomo quiasma.

P i di i i iti


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sonLearning

Interfase premeitica: duplicacin de ADN y de loscentrolos.

Profase I: Condensacin de los cromosomas;sinapsis y crossover.

Metafase I: Movimiento de cromosomas homlogoshacia el ecuador.

Anafase I: Separacin de los cromosomas de cadapar de homlogos.

Telofase I: Reformacin de la membrana nuclear;citoquinesis.

Intercinesis: no ocurre sntesis de ADN.

Primera divisin meitica


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sonLearning Meiosis I

S d di i i iti


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sonLearning

Segunda divisin meiticaEsta divisin (Meiosis II) ocurre exactamente igual que

la mitosis:Profase II

Los cromosomas se condensan otra vez.

Metafase IILos cromosomas se mueven al ecuador, con suscentrmeros alineados hacia arriba.

Anafase IILas cromtidas hermanas se separan. Se divideel centrmero.


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sonLearning Continuacin

Telofase II

Se reforma la membrana nuclear.

Citoquinesis

Forma dos clulas hijas haploides(1n) llamadas gametos por cada unade las clulas que comenz la

divisin.Para un total de cuatro clulas N.

Estn listas para ser fecundadas.


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sonLearning Meiosis II

Comparacin entre la 1ra y 2da


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lishers,adivisionofThomsonLearning

Comparacin entre la 1 y 2 Divisin Meitica

Los Homlogos se separan en MI Las cromtidas hermanas se separanen MII

M

MII:

MI

Entrecruzamiento

+

+

Segunda divisin meitica


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Segunda divisin meiticay formacin de cuerpos polares

Las clulas marcadas con una cruz roja en elsiguiente diagrama se refiere a la prdida deuna lnea de clulas en la mujer:

En la formacin de vulos slo una de las

clulas hijas es frtil y permanece viva.

Se debe a que la divisin es bien asimtrica y unade las clulas llamada cuerpo polar sale demasiado

pequea.

Este parece ser un mecanismo para conservar yconcentrar recursos en la clula que ser fecundaday luego se desarrollar en el embrin.

Meiosis II en femeninas es diferente


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Meiosis II en femeninas es diferente

Se convierte en el 1er cuerpo polar

Forma el 2do cuerpo polarPor lo tanto:

UN SLOVULO

cuerpospolares


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lishers,adivisionofThomsonLearning Comparacin de mitosis y meiosis

Mitosis es ms parecida a la

Meiosis II.Las cromtidas hermanasse separan.Se forman cromosomassencillos.En meiosis se aparean los

cromosomas homlogos.

Profase

No sinapsis dehomlogos,

no crossover.

Anafase

Se separan lascromtidashermanas

Telofase

Se forman doscluas hijasiguales con

cromosomassimples

Profase I

Sinapsis de loscromosomas

homlogos formattradas y ocurre

crossover.

Anafase I

Se separan loscromosomas

homlogos de cada

par.

Telofase I

Se forman dosclulas N concromosomasduplicados

Anafase II

Se separanlas

cromtidashermanas .

Clulas N

Se forman4 clulas N

con cromosomassimples.

Ci l d id


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lishers,adivisionofThomsonLearning Ciclos de vida

Los organismos difieren en el proceso deformar sus clulas sexuales.

En las hembras ocurre ovognesis y en

los machos seproducen espermatozoidesporespermatognesis, pero ambosforman gametos haploides.

Fecundacin es la unin de dos gametosN que resulta en la formacin de un cigotodiploide que se desarrolla en un embrin.


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lishers,adivisionofThomsonLearning Ovognesis

Oovogonias son clulas 2N en el ovario

especialidades para dividirse por meiosis.

Cada una se diferencia y se convierte a un ovocitoprimario (2N) que es la clula que lleva a cabo lasetapas de MI.

Al terminar MI, se ha convertido en un ovocitosecundario y en un cuerpo polar primario (N).

En MII, el ovocito secundario (N) se divide y forma

y un otido y un cuerpo polar secundario y elcuerpo polar primario se divide para formar 2cuerpos polares secundarios.

El otido se madura y se transforma en un vulofuncional.


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2byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Ovognesis


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2byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Espermatognesis

En los tbulos seminferos en los testculos se

encuentran las clulas 2N especializadas paradividirse por meiosis llamadas espermatogonios.

Se diferencian en espermatocitos primarios (2N).

Comienzan la meiosis I y forman dosespermatocitos secundarios N con cromosomasduplicados.

En MII, los espermatocitos secundarios se dividen yforman 4 espermtidas N con cromosomassencillos.

Las espermtidas se diferencian en 4espermatozoides N funcionales.


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2byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearningEspermatognesis o espermiognesis


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2byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Ciclos de vida

Los ciclos de vida se clasifican en:Haplobinticos es un ciclo dondepredominan estructuras haploides o diploides.

Haplobinticohaploide predominan estructurashaploides. Lo nico diploide es el cigoto; la meiosis

es cigtica.Haplobinticodiploide predominan lasestructuras diploides. Los gametos son las nicasestructuras N; la meiosis es gametangial oesporangial.

Diplobinticos son ciclos donde se alternauna generacin haploide con una diploide.Predomina en plantas superiores, algunoshongos y algas.


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2byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning Ciclos de vida

El tiempo de formacin del cigoto vara

entre organismos.La duracin de la fase 2N vara; en plantaspuede ser ms complejo.

Haplobintico-2N Haplobintico- N

Diplobintico

Alternacin degeneraciones


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2byHarcourtCollegePublishers,adivisionofThomsonLearning REFERENCIAS

Campbell, N. I. y J. B. Reece. 2005.Biology. Sptima edicin. Pearson:Benjamin Cummings. New York. (Texto)

Raven,P. H. 2002. Biology. McGraw Hill:Boston.

Solomon, E. P., L. R. Berg y D. W. Martin.2004. Biology. Sptima edicin.Thomson Learning: Estados Unidos.

Los diagramas y dibujos fueron tomados de estos

cromosomas, mitosis y meiosis

Documents