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Reproducción
celular
Reproducción celular
Es considerada como una de las características
funcionales principales de las células.
El crecimiento y desarrollo adecuados de los organismos vivos
depende del crecimiento y multiplicación de sus células.
Es un conjunto ordenado de
eventos que culmina con el
crecimiento de la célula y su
división en dos células hijas
Ciclo Celular
 El ciclo celular es el proceso ordenado y repetitivo en
el tiempo mediante el cual las células crecen y se
dividen dando lugar, en la mayoría de los casos, a dos
células hijas. Las células que se encuentran en el
ciclo celular se denominan “proliferantes” y las que se
encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes.
 Todas las células se originan únicamente de otra
existente con anterioridad.
 El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece
una nueva célula, descendiente de otra que se divide,
y termina en el momento en que dicha célula, por
división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.
INTERFASE: Es el período comprendido entre divisiones celulares. Es la
fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 95% del ciclo, transcurre
entre dos mitosis y comprende tres etapas:
Fase G1 : Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento
celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre
entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una
duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula dobla su
tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes,
como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas
responsables de su fenotipo particular.
Fase S : Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación
o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda
formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el
núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio.
Tiene una duración de unos 6-8 horas.
Fase G2 : Es la segunda fase de crecimiento del ciclo celular en la que
continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se
observa al microscopio cambios en la estructura celular, que indican el
principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas.
Termina cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la
mitosis.
El ciclo celular
Fase G0
Fase G0
Fase G1
Fase G1
Fase permanente en células que no entran
nunca en mitosis. Es la fase de
diferenciación celular. Estado de
quiescencia.
Fase permanente en células que no entran
nunca en mitosis. Es la fase de
diferenciación celular. Estado de
quiescencia.
Comienza inmediatamente después del nacimiento de la
célula.
Síntesis de proteínas y ARNm y aumento del tamaño
celular. Intensa actividad biosintética (transcripción,
traducción y síntesis proteica)
1 par de centriolos
Comienza inmediatamente después del nacimiento de la
célula.
Síntesis de proteínas y ARNm y aumento del tamaño
celular. Intensa actividad biosintética (transcripción,
traducción y síntesis proteica)
1 par de centriolos
Replicación del ADN y
síntesis de histonas. (en
este momento la célula tiene
doble cantidad ADN)
Replicación del ADN y
síntesis de histonas. (en
este momento la célula tiene
doble cantidad ADN)
Transcripción y traducción de genes que
codifican proteínas necesarias para la división
(huso mitótico). Duplicación de los centriolos
Condensación cromatina cromosomas
Transcripción y traducción de genes que
codifican proteínas necesarias para la división
(huso mitótico). Duplicación de los centriolos
Condensación cromatina cromosomas
División celularDivisión celular
Fase de
mitosis
Fase de
mitosis
División del
citoplasma
División del
citoplasma
CitocinesisCitocinesis
Fase SFase S
Interfase
Fase G2
Fase G2
G1: 4 HORAS
S: 9 HORAS
G2: 4 HORAS
MITOSIS: 1 HORA
Fases del ciclo celular
Fase G1 Sub Fase G0 Fase S Fase G2
Actividad bioquímica intensa.
Activa síntesis de proteínas.
La célula aumenta el tamaño y
número de sus enzimas,
ribosomas, etc.
Algunas estructuras son
sintetizadas desde cero
(microtúbulos y filamentos,
formados por proteínas).
Las estructuras membranosas
(lisosomas, vacuolas, etc.)
derivan del R.E., que se
renueva y aumenta su tamaño
por la síntesis de lípidos y
proteínas.
Se replican mitocondrias y
cloroplastos.
Esta etapa sólo se
genera en células que
permanecen latentes
durante un período de
tiempo determinado,
por ejemplo: neuronas,
glóbulos rojos, etc.
Ocurre la duplicación
del ADN y de las
histonas y proteínas
asociadas al mismo.
Es un proceso
anabólico.
Ocurren los preparativos
finales para la división
celular.
Los cromosomas recién
duplicados comienzan a
enrollarse y condensarse
en forma compacta.
La duplicación del par de
centríolos se completa.
La célula comienza a
ensamblar las estructuras
requeridas para la etapa
de división celular.
TRANSFORMACIONES DEL ADN DURANTE EL CICLO
CELULAR
Tras la mitosis la célula
es 2n= 2C
C= cantidad de ADN que hay en las diferentes fases del ciclo celular. En
gametos n = C, en células somáticas 2n = 2C
Al final de S la
célula posee un
valor de ADN de 4C
FASES DEL CICLO
CELULAR
REGULACION DEL CICLO
CELULAR
Punto de restricción
FACTORES DE
CRECIMIENTO
CÉLULAS ANIMALES
Al final de G1 aparece un punto de
restricción o control (punto de no
retorno a partir del cual es imposible
impedir que no suceda S y G2)
En algunas células (neuronas, células
musculares) antes de llegar a R se
expresan algunos genes que
producen una alta especialización.
Permanecen en Go
¿Están todos los cromosomas
alineados en el huso?
¡FINALIZAR
MITOSIS!
Maquinaria de la
mitosis
Maquinaria de
replicación del DNA
¿Se ha replicado todo el DNA?
¿Es el entorno favorable?
¿Tiene la célula el
tamaño adecuado?
CONTROL DE LA
FASE G2
CONTROL DE LA
FASE G1
¡COMENZAR
MITOSIS!
¡ENTRAR EN
CICLO! Crecimiento
celular
¿Es el entorno favorable?
¿Tiene la célula el tamaño
adecuado?
Entorno
Crecimiento
celular
Entorno
PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR
CONTROL DE LA
FASE S
¡CONTINUAR LA
SÍNTESIS DE
DNA!
¿Se ha producido daño en
el DNA?
¿Se ha producido daño en
el DNA?
¿Se ha producido daño en
el DNA?
¿Se ha producido daño en
el DNA?
CONTROL DE LA
METAFASE
El punto R: regula el paso de la fase G1 a la fase S;
este momento la célula decide si entra o no en la
siguiente fase tras evaluar si hay algún daño en el
ADN, si el tamaño celular es el adecuado para dar
lugar a dos células hijas y, en conclusión, si tiene la
capacidad suficiente para completar el ciclo.
Si la evaluación es negativa la célula detendra el
proceso y entrara en la fase Go. Las células
especializadas se encuentran indefinidamente en
este estado ya que ha perdido su capacidad mitótica;
otros tipos de células pueden retornar a la fase G1 si
es estimulado por algún agente mitógeno.
• Las células proliferan aumentando su contenido de moléculas y
orgánulos (crecimiento en masa o tamaño) y duplicando y
segregando sus cromosomas, para posteriormente dividirse en
dos células hijas que son genéticamente iguales. La proliferación
celular tiene lugar de un modo controlado de acuerdo a las
necesidades generales del organismo.
• La regulación del ciclo celular ocurre de diferentes formas.
Algunas se dividen rápidamente, otras como las células
nerviosas pierden la capacidad de dividirse una vez que llegan a
la madurez. Algunas, como las células hepáticas, conservan,
aunque no la utilizan, su capacidad de división. Las células del
hígado se dividen si se remueve parte del hígado y su división
continúa hasta que el hígado retorna a su tamaño normal
• Todas la células eucariotas tienen un "reloj molecular" que
determina cuando debe dividirse. Para programar estos sucesos
el "reloj del ciclo celular" se vale de diversas moléculas proteicas.
Los dos " engranajes" moleculares de este reloj son:
• Las CICLINAS: llamadas así porque alternan períodos de
síntesis con períodos de degradación.
• las QUINASAS (CDK) dependientes de las ciclinas: actúan
cuando son activadas por la ciclinas fosforilando moléculas
cruciales para la división celular.
Leland H.Leland H.
HartwellHartwell
R. TimothyR. Timothy
HuntHunt
Paul M.Paul M.
NurseNurse
Premio Nobel 2001
Otorgado a tres biólogos por sus contribuciones al
entendimiento del mecanismo del ciclo celular
La replicación del ADNLa replicación del ADN
• Es el proceso mediante el cual la molécula de ADN
hace copias de sí misma (y, por tanto del
cromosoma).
• En el núcleo hay muchos nucleótidos libres que
son los bloques de construcción del nuevo ADN .
• Ocurre en la fase S del ciclo celular.
• El mecanismo de replicación se basa en la
complementariedad de bases.
• Inicialmente se plantearon tres posibles modelos
de replicación:
Modelo conservativo Modelo dispersivo Modelo semiconservativo
Posibles modelos de replicaciónPosibles modelos de replicación
Experimento de Meselson y Sthal
Para demostrar la hipótesis correcta, Meselson y Sthal
en 1957, trabajaron con bacterias Escherichia coli (E.
coli).
- Cultivaron las bacterias en un medio con N15
o
pesado durante un tiempo por lo que las bacterias que se
van obteniendo tendrán ADN pesado; al hacer la
centrifugación se obtendría lo siguiente:
- Pasaron unas bacterias
del medio pesado a
medio ligero (con N14
),
durante media hora
(tiempo de una
duplicación), hicieron la
centrifugación y
obtuvieron lo siguiente
Se obtuvieron
ADNs semiligeros;
con este resultado
se descarta la
hipótesis
conservativa.
- Repitieron la
experiencia, pero
durante una hora
(tiempo de dos
duplicaciones)
obtuvieron la
siguiente imagen
Se obtuvieron ADNs
semiligeros y ligeros;
con este resultado
se descarta la
hipótesis dispersiva.
RESULTADOS DEL EXPERIMENTO
Experimento de Meselson y Stahl
CONTROL (Centrifugación del ADN conocido)
ADN 14
N ADN 15
N 1ª generación 2ª generación 3ª generación
Descarta el modelo
conservativo
Descarta el modelo
dispersivo
INTERPRETACIÓN DEL EXPERIMENTO
Cultivo con 15
N Cultivo con 14
N
1ª generación
2ª generación
3ª generación
•El experimento de M. Meselson y
F. Stahl (1958) demuestra que la
replicación es semiconservativa
- La replicación es un proceso previo a la división
celular. Si una célula se va a dividir NECESITA
replicar el ADN
- La replicación consiste en la formación de nuevas
cadenas de ADN a partir de desoxirribonucleótidos
utilizando la información existente en una
molécula de ADN vieja.
- Estas nuevas cadenas se van a repartir de manera
equitativa entre cada una de las dos células hijas
formadas en el proceso de división celular
SIGNIFICADO DE LA
REPLICACIÓN DEL ADN
25 de Abril 1953
It has not escaped our notice that the
specific pairing we have postulated
immediately suggests a possible
copying mechanism for the genetic
material.
REPLICACIÓN DEL ADN
La replicación es un proceso muy complejo pero que se
desarrolla con gran fidelidad. La copia de secuencias de millones
de pares de bases se realiza con una tasa de errores
prácticamente insignificante.
La doble hélice se desdobla de modo que las dos cadenas de
nucleótidos quedan paralelas y se rompen los enlaces entre las
bases. Las dos cadenas de nucleótidos se separan.
Cada mitad de la molécula sirve como un molde para la formación
de una nueva mitad del ADN. Las bases de los nucleótidos libres
se unen con las bases correspondientes en las dos cadenas de
nucleótidos expuestas. La unión específica de A con T y de C con
G, asegura que las copias nuevas de ADN sean copias exactas
del original.
Las enzimas que llevan a cabo la síntesis de ácidos nucleicos
SÓLO son capaces de hacerlo en sentido 5´3´
COMPONENTES NECESARIOS:
 DESOXIRRIBONUCLEOTIDOS TRIFOSFORILADOS: dATP,
dGTP, dCTP y dTTP (millones)
PROTEÍNAS: Proteínas de iniciación y fijación SSBP
(Single Strand Binding Protein = Fijación a la cadena)
 ENZIMAS:
 HELICASA: Rompe puentes de hidrógeno
 TOPOISOMERASA: Elimina tensiones y superenrollamientos
 RNA POLIMERASA: Síntesis de Cebador: ARN (10-30)
 DNA POLIMERASA III : Conductora y fragmentos de okazaki
 DNA POLIMERASA I: Reparadora y sustituye al cebador
 LIGASA: Une los fragmentos de Okazaki de la retrasada
(2.000)
1955: Arthur Kornberg
Descubrió la primera DNA polimerasa en Escherichia coli
con la que sintetizó por primera vez ácido desoxiribonu-
cleico en el tubo de ensayo
1959: Arthur Kornberg (Stanford University) & Severo Ochoa (NYU)
SEVERO OCHOA
(1905-1993)
Premio Nobel 1959
Descubrimiento de la
Polinucleótido
fosforilasa
P
P
P
P
P
PPPP
P
OH
PP
PPP
PPP
OH
PP
OH
P
P
PP + H2O
PP
OH
P
PP
P
P
P
PPP
P
OH
PP
PPP
PPP
P
OH
PPP
5’ 3’
PPP
P
OH
PP
PPP
PPP
P
P
P
P
P
P
OH
PP
OH
P
P
PP + H2O
PPP
P
OH
PP
PPP
PPP
P
P
P
P
P
OH
PPP
5’ 3’
P
Adición 5’3’
Las polimerasas
conocidas añaden
nucleótidos
solamente en la
dirección 5’ → 3’
5’3’
PP + H2O
P
PP
P
P
OH
PP
P
PP
P
P
P
P
P
P
P
P
OH
PP
P
OH
PP
P
OH
PP
P
P
OH
P
P
P
P
PP
PP
PP
PP
P
P
P
P
OH
PP
PP
3’ 5’
Adición 3’5’
(hipotética)
PP
P
P
OH
PP
P
PP
P
PP
P
P
P
P
P
P
OH
P
OH
PP
3’ 5’
P
Adición 3’5’
(hipotètica)
FASES REPLICACIÓN PROCARIOTAS
1) INICIACIÓN
1) ELONGACIÓN
1) TERMINACIÓN
1) INICIACIÓN
- Reconocimiento del “sitio de inicio” de la replicación.
- Separación de las cadenas parentales de ADN
- Estabilización parcial de esas cadenas como cadenas
sencillas de ADN (Proteínas SSB).
- Se forma el “Complejo de iniciación”: Comienza la
síntesis del ARN cebador tanto en la cadena retardada
como en la cadena conductora
Consiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice de ADN
Ori C o punto
de iniciación
Proteínas
específicas
La helicasa rompe
los enlaces de
hidrógeno entre
las bases y abre la
doble hélice
Proteínas SSBP
Helicasa
Topoisomerasa
Girasa
Evitan las tensiones debidas a un
superenrrollamiento
Impiden que el ADN
se vuelva a enrollar
Las
proteínas
específicas
se unen al
punto de
iniciación
Burbuja u
horquilla
de
replicación
En las bacterias existe un solo origen de
replicación, denominado Ori C
A partir de este único punto de origen, la replicación
progresa en dos direcciones, de manera que existen
dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de
replicación.
3’
5’
5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
3’
La ADN polimerasa
necesita un fragmento de
ARN (cebador o primer)
con el extremo 3’ libre para
iniciar la síntesis.
Una de las hebras se
sintetiza de modo
contínuo. Es la
conductora o lider.
Fragmentos de
Okazaki
La otra hebra se sintetiza de modo
discontinuo formándose
fragmentos que se unirán más
tarde. Es la retardada.
Cuando se mira solamente una de las horquillas de replicación, una de las hélices
se sintetiza de forma continua, la hélice conductora (también llamada hélice líder),
mientras que la otra hélice se sintetiza de manera discontinua, hélice retardada
(también llamada hélice retrasada), a base de fragmentos cortos o fragmentos de
OKAZAKI.
2) ELONGACIÓN
El mecanismo de elongación es distinto en las dos cadenas:
1. En una de las cadenas, la hebra conductora, la síntesis es
continua.
2. En la otra cadena, la hebra retardada, se produce una síntesis
a base de pequeños fragmentos de ADN (fragmentos de
Okazaki).
• La síntesis de cada uno de los fragmentos de Okazaki necesita
de su cebador (pequeño RNA 2 - 60 nucleótidos) correspondiente
(sintetizado por la primasa).
• Un fragemento de unos 1500 nucleótidos sintetizados por la
DNApol III
• Los cebadores serán posteriormente eliminados por la ADN
polimerasa I que rellena el hueco con desoxirribonucleotidos.
• Finalmente una ligasa une los fragmentos sueltos.
Elongación en procariontes
La primasa sintetiza
un cebador en cada
hebra de la burbuja
de replicación.
Las ADN polimerasa comienzan la
síntesis de la hebra conductora por
el extremo 3’ de cada cebador.
Cuando la ADN polimerasa
llega al cebador de ARN, lo
elimina y lo reemplaza por
ADN.
La ligasa une los
fragmentos de ADN.
El replisoma: complejo enzimático de la
replicación que coordina la síntesis de las dos
cadenas:
•Dímero de la DNA pol III (núcleos catalíticos)
•Primosoma: formado por dos enzimas
•Primasa
•Helicasa (desenrolla el DNA)
•Proteína de unión a cadena sencilla, ssb (Unión
y, estabiliza el DNA de cadena sencilla)
•Topoisomerasas tipo I (rotura una cadena) y II
(rotura de dos cadenas) junto a DNA ligasa ->
Relajación del superenrollamiento
El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria
El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria
3) TERMINACIÓN
- La ADN Polimerasa I degrada los cebadores y los
reemplaza por ADN complementario.
- La ADN ligasa une todos los fragmentos de ADN
de Okazaki.
1. Proceso de duplicación del ADN mediante un modelo semiconservativo.
2. Comienza en sitios específicos (orígenes de replicación)
3. El proceso de replicación es bidireccional
4. Las dos hebras nuevas se van alargando progresivamente, por adición
secuencial de nucleótidos
5. La replicación siempre se produce en sentido 5' → 3', siendo el extremo
3'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongación del DNA.
6. Como las dos hebras de ADN son antiparalelas, una de las hebras se
sintetiza de forma continua y otra de forma discontinua.
7. El proceso de duplicación está catalizado por las enzimas ADN
polimerasas (aunque intervienen muchas otras enzimas en el proceso)
8. Hay una corrección de errores para asegurar la fidelidad de las copias
Replicación del ADN – Características generales
Replicación en eucariontes
Es muy parecida a la de los procariontes, salvo en algunas diferencias:
La replicación se inicia simultáneamente en varios puntos del cromosoma llamados replicones,
unos 500 en levaduras y hasta 60000 en mamíferos .
Existen cinco tipos de ADN polimerasas (α, β, γ, δ y ε ).
Las histonas se duplican durante la replicación. Junto al ADN formarán el nucleosoma. Los
nuevos nucleosomas se incorporan a la hebra retardada y los viejos en la conductora.
Debido a esto el extremo
del cromosoma (telómero)
se va acortando cada vez
que la célula se divide. Esto
se asocia al envejecimiento
y muerte celular.
Cuando se elimina el
último cebador, la ADN
polimerasa no podrá
rellenar el hueco, al no
poder sintetizar en
dirección 3’ - 5’.
Se puede dar de dos formas: Necrosis y apoptosis
Necrosis:
• Se produce cuando la célula sufre un daño grave.
• Comprende un estado irreversible de la célula. No
se puede mantener la integridad de la membrana
plasmática y hay un escape de elementos
citoplasmáticos, desnaturalización de las proteínas
por autólisis o proveniente de enzimas líticas de
leucocitos vecinos, ya que la necrosis atrae los
componentes de la inflamación.
• Todos estos cambios condenan a la célula a perder
su función específica, y quedan restos celulares que
serán fagocitados por los macrófagos.
MUERTE CELULAR
La apoptosis es una forma de
muerte celular, que está regulada
genéticamente.
MUERTE CELULAR
Es parte integral del desarrollo de los
tejidos tanto de plantas como de animales
pluricelulares.
Cuando una célula muere por apoptosis,
empaqueta su contenido citoplasmático, lo
que evita que se produzca la respuesta
inflamatoria característica de la muerte
accidental o necrosis.
La necesidad de que ocurra la apoptosis se debe a dos
circunstancias a las que se enfrenta habitualmente el
organismo:
• Cuando es necesario eliminar células porque son una amenaza
para el organismo: infectadas por virus, que su DNA ha sufrido
daños importantes, etc ...
• A lo largo del desarrollo cualquier organismo necesita la
deshacerse de ciertas estructuras y crear otras
¿Qué hace que se inicie la apoptosis?,
existen dos vías básicas
Señales internas
Están implicadas las membranas mitocondriales, del
retículo endoplasmático y de la envoltura nuclear.
Se trata de un balance entre las proteínas Bcl2 y Bax.
Señales externas
Fas y el receptor de TNF (factor de necrosis tumoral)
son receptores expuestos en la superficie de la célula
que al ser estimulados producen la activación de la
caspasa 8 y se inicia el proceso de muerte celular.
• La característica principal
de la apoptosis es que es
silenciosa debido a que las
células apoptóticas son
reconocidas por macrófagos,
de esta forma no se produce
el derrame del contenido
celular y, por tanto, no
existe inflamación ni lesión
del tejido.
La función de reproducción consiste en que a partir de la célula
progenitora se originan dos o más descendientes. Es un
proceso que asegura que cada descendiente tenga una copia
fiel de material genético de la célula madre.
En las células procariotas se
produce la división simple por
bipartición:
• El ADN de la bacteria se duplica
y forma dos copias idénticas.
•Cada copia se va a un punto de
la célula y más tarde la célula se
divide en dos mitades.
• Así se forman dos células hijas
iguales, más pequeñas que la
progenitora.
Mitosis
 CARIOCINESIS: Es la división del núcleo celular (fase M
del ciclo celular).
 Proceso exclusivo de eucariotas.
 Se obtienen 2 células hijas, idénticas entre ellas y a la
célula madre
 Significado biológico:
o Se mantiene el número de cromosomas.
o Se mantiene la información genética.
 Fases:
o Profase
o Metafase
o Anafase
o Telofase
• Célula madre en Interfase : Material hereditario
en forma de cadenas aisladas que constituyen la
CROMATINA. En la especie humana:
2n = 46 cadenas
• Célula madre al final de la Interfase : Material
hereditario se duplica por la REPLICACIÓN, cada
cadena está dos veces; la cromatina está formada
por pares de cadenas IDÉNTICAS. En la especie
humana:
4n = 92 cadenas (iguales dos a dos)
• Célula madre en división Las dos cadenas de
ADN idénticas se espiralizan y se convierten en
CROMOSOMAS. En la especie humana
2n = 46 cromosomas (formados por dos cadenas
idénticas cada uno)
Replicación del ADN
En las células eucariotas se produce la
división por un proceso llamado “mitosis”:
La división celular o fase M
Profase
Duplicación del centrosoma Condensación del ADN
Microtúbulos
Fragmentación de la envoltura nuclear
Metafase Anafase Telofase
Huso
mitótico
Placa
ecuatorial
Separación de cromátidas hermanas Formación de envoltura nuclear
Nucléolo
profase
1. Formación de cromátidas (condensación
cromosomas)
2. Desaparece nucléolo (El ADN queda
estructurado en los cromosomas). NO se
volverá a ver hasta el final de mitosis.
3. Migración de cada diplosoma a un polo de
la célula. Formación del centrosoma.
4. Formación de microtúbulos polares.
Constitución del huso acromático.
En células vegetales parten de una región
que actúan de OM, en animales crecen a
partir del centrosoma.
1. El núcleo se hincha (entra agua).
2. Se disgrega la lámina fibrosa. La doble
membrana nuclear se fragmenta en
vesículas.
3. Formación del cinetocoro. Formación de
las fibras cinetocóricas o cromosómicas a
partir de él.
metafase
1.Se completa la desaparición de
la membrana nuclear.
2.Los cromosomas se disponen
en el ecuador de la célula (placa
ecuatorial)
3.Se observa, al final, los
cromosomas metafásicos (cada
uno con dos cromátidas).
4.El huso mitótico,
completamente desarrollado, se
extiende de polo a polo
5.Cada una de las cromátidas del
cromosoma queda orientada
hacia un polo.
anafase
1.Separación de cromátidas
hermanas (se forman
cromosomas anafásicos, con 1
sola cromátida)
2.El desplazamiento se produce
por acortamiento de
microtúbulos cinetocóricos
(despolimerización de la
tubulina)
3.Alargamiento del huso
mitótico. Adición de tubulina a
los mirotúbulos polares.
telofase
1.Llegada de los cromosomas anafásicos
a cada polo de la célula.
2.Descondensación de los cromosomas.
(se facilita transcripción y formación del
nucléolo a partir de NOR)
3.Desaparecen los cinetocoros.
4.Alargamiento de los microtúbulos
polares, lo que produce la separación
la máximo de los dos polos celulares.
5.Los microtúbulos cinetocóricos se
acortan y desaparecen.
6.Formación de la lámina fibrosa (por
vesículas del RER) alrededor de cada
grupo de cromátidas. .
7.Se facilita la construcción de la
envoltura nuclear (a partir de la lámina
fibrosa).
Consiste en la división del citoplasma y de los orgánulos entre las
dos células hijas.
CITOCINESIS ANIMAL CITOCINESIS VEGETAL
Surco de
segmentación
Irá estrechándose
hasta provocar la
separación.
Anillo
contráctil
Formado por
actina y
miosina.
Aparato de
Golgi
Plasmodesmos
Aseguran la
comunicación entre
las dos células hijas.
Vesículas
Microtúbulos
Fragmoplasto
Tabique de
separación formado
por fusión de
vesículas
Existe estrangulamiento
del citoplasma.
No existe estrangulamiento
del citoplasma.
Citocinesis - Citodiéresis
• GEMACIÓN:
– Reparto asimétrico de
citoplasma.
– La célula pequeña se llama
yema (puede quedar unida
a la madre.
– Típica de levaduras
• ESPORULACIÓN:
– Variamos mitosis
sucesivas sin citocinesis.
– Se forman células
multinucleadas.
– Posteriormente cada
núcleo se rodea de
citoplasma,
– Cada células resultante es
una espora.
– Típica de hongos y
protozoos
Otros procesos de división celular
Bipartición
Esporulación
Gemación
LA MEIOSIS
• Produce células haploides (gametos).
• A partir de una célula diploide (meiocito) se forman:
• 4 células
• Células haploides
• Células con recombinación genética (diferentes entre sí)
FASES DE LA MEIOSIS
DIVISIÓN MEIÓTICA I DIVISIÓN MEIÓTICA II
1. Profase I
• Leptoteno
• Cigoteno
• Paquiteno
• Diploteno
• Diacinesis
2. Metafase I
3. Anafase I
4. Telofase I
1. Profase II
2. Metafase II
3. Anafase II
4. Telofase II
Meiosis
Consiste en dos divisiones nucleares sucesivas,
designadas convencionalmente meiosis I y meiosis II.
• Al igual que la mitosis, la meiosis I inicia después de que la fase S se
ha terminado y los cromosomas se han replicado produciendo
cromátidas hermanas idénticas
• Durante la meiosis I, los cromosomas homólogos primero se
emparejan uno frente a otro y luego se segregan a diferentes células
hijas
• Las cromátidas hermanas permanecen juntas y terminan así hasta
culminar la primera división meiótica.
PROFASE I 1. Leptoteno. Los cromosomas se condensan hasta hacerse
visibles al microscopio óptico. Cada uno está formado por dos
cromátidas estrechamente unidas, que no se distinguen
hasta el final de la profase. Cada cromosoma está unido por
sus extremos a la envoltura nuclear mediante placas de
unión.
Envoltura nuclear
Placa de unión
2. Cigoteno. Los cromosomas
homólogos se aparean hasta
quedar completamente alineados,
punto por punto, en toda su
longitud. Este apareamiento se
llama sinapsis, y se produce a
través de una estructura proteica
llamada complejo sinaptonémico.
Complejo sinaptonémico
Cromátidas
hermanas
(maternas)
Cromátidas
hermanas
(paternas)
Elementos centrales
Elementos laterales
Nódulo de
recombinación
Se forma una estructura
constituida por cuatro
cromátidas, la tétrada o
cromosoma bivalente.
Permite la yuxtaposición de
cada gen con su homólogo.
Complejo sinaptonémico
•Esta estructura,
presente solamente
durante la profase
meiótica, sería la
mediadora estructural
del proceso de
apareamiento
cromosómico y el
soporte del de
recombinación génica.
•Mantiene a los
cromosomas
homólogos
estrechamente
asociados y alineados
3. Paquiteno. Se produce el sobrecruzamiento
(crossing-over) o intercambio de material cromatídico
entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. La
consecuencia de este sobrecruzamiento es el
intercambio de genes o recombinación génica.
4. Diploteno. Los cromosomas homólogos
inician su separación, permaneciendo
unidos por los puntos donde ha tenido
lugar el sobrecruzamiento, denominados
quiasmas.
Quiasmas
5. Diacinesis. Los cromosomas se condensan al
máximo y sus dos cromátidas ya son visibles.
Cada par de cromátidas hermanas está unido por
el centrómero, mientras que cada par de
cromosomas permanece unido por los quiasmas
que se producen entre cromátidas no hermanas.
Desaparecen el nucléolo y la membrana
nuclear, se forma el huso acromático y
comienzan a formarse las fibras cinetocóricas.
Meiosis I
No se separan las cromátidas como en la
mitosis, sino cromosomas completos.
Cada cromosoma del par de homólogos,
se separa hacia un polo de la célula.
Reaparece la membrana nuclear y el nucléolo.
Los cromosomas sufren una ligera
descondensación.
Se obtienen dos células hijas haploides.
ANAFASE I
TELOFASE I
METAFASE I
En la placa ecuatorial se disponen las tétradas, unidas por los
quiasmas. Los cinetocoros están fusionados y se orientan
hacia el mismo polo.
• Durante la metafase
I los cromosomas
bivalentes se
alinean en el huso.
• La anafase I inicia
con la separación
de los cromosomas
homólogos de los
quiasmas
• Las cromátidas
hermanas
permanecen unidas
en sus centrómeros
• La recombinación es clave para generar diversidad
genética, fenómeno crítico para la evolución de las
especies
– Da como resultado el intercambio de genes entre
cromosomas homólogos apareados
• Las diferencias genéticas entre individuos proporcionan
el material inicial para la selección natural, la cual
permite a las especies desarrollarse y adaptarse a
cambios de las condiciones medioambientales
METAFASE II
PROFASE II Desaparece la membrana
nuclear y se tiende el
huso acromático.
Los cromosomas se
alinean formando la
placa ecuatorial, sus
centrómeros se fijan a
los filamentos del
huso.
ANAFASE II Se separan las cromátidas
de cada cromosoma,
emigrando a su respectivo
polo celular.
Se agrupan los cromosomas e
inician su desespiralización,
se forma la envoltura nuclear
y se divide el citoplasma.
TELOFASE II
Segunda división meiótica
GAMETOGENESIS
Comparación entre mitosis y meiosis
MITOSIS MEIOSIS
Ocurre en la mayoría de las células
eucarióticas.
Ocurre en la formación de gametos
en células eucarióticas.
No hay apareamiento de
cromosomas homólogos.
Los cromosomas homólogos se
aparean en sinapsis y puede ocurrir
entrecruzamiento.
Se mantiene el número de
cromosomas.
El número de cromosomas se
divide de diploide a monoploide.
Una división. Dos divisiones.
Se producen dos células hijas. Se producen cuatro células hijas.
Las células hijas son idénticas
entre sí y a la célula madre.
Las células hijas tienen
combinaciones variadas de
cromosomas y no son idénticas a la
célula madre.
Se denomina ciclo biológico al circulo imaginario
que sigue una especie, partiendo del estado de
cigoto hasta que alcanza de nuevo el mismo
estado. Como los gametos son siempre n y el
cigoto es siempre 2n, considerando el número de
cromosomas durante el ciclo biológico alternan dos
fases: una fase de células haploides o haplofase y
otra de células diploides o diplofase. De manera
que el paso de la diplofase a la haplofase se
realiza mediante la meiosis, mientras que el paso
de la haplofase a la diplofase se debe a la
fecundación.
Según en que momento se produce la meiosis hay
tres tipos de ciclos biológicos: haplonte, diplonte y
diplohaplonte.
Meiosis y ciclos biológicos
Ciclo diplonte
Ciclo diplohaplonte
Ciclo haplonte
Número de cromosomas
Célula 2n = 6 Célula n = 3
Cromosomas
maternos
Cromosomas
paternos
Organismos haploides (n)
Solo tienen un juego de cada cromosoma
Organismos diploides (2n)
Tienen dos juegos de cada cromosoma en sus
células somáticas (no reproductoras), uno procede
del padre y el otro de la madre. Por eso de llaman
CROMOSOMAS HOMÓLOGOS.
Cada especie tiene un número característico de cromosomas diferentes. Los organismos pueden ser
haploides o diploides en función de los juegos de cromosomas que tengan.
Ciclo haplonte
En algas
y hongos
unicelulares
HAPLOIDE
DIPLOIDEDIPLOIDE
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Ciclo celular 40

  • 2. Reproducción celular Es considerada como una de las características funcionales principales de las células. El crecimiento y desarrollo adecuados de los organismos vivos depende del crecimiento y multiplicación de sus células. Es un conjunto ordenado de eventos que culmina con el crecimiento de la célula y su división en dos células hijas Ciclo Celular
  • 3.  El ciclo celular es el proceso ordenado y repetitivo en el tiempo mediante el cual las células crecen y se dividen dando lugar, en la mayoría de los casos, a dos células hijas. Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan “proliferantes” y las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes.  Todas las células se originan únicamente de otra existente con anterioridad.  El ciclo celular se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide, y termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas.
  • 4. INTERFASE: Es el período comprendido entre divisiones celulares. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 95% del ciclo, transcurre entre dos mitosis y comprende tres etapas: Fase G1 : Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. Es el período que trascurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula dobla su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular. Fase S : Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 6-8 horas. Fase G2 : Es la segunda fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas. Termina cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la mitosis.
  • 5. El ciclo celular Fase G0 Fase G0 Fase G1 Fase G1 Fase permanente en células que no entran nunca en mitosis. Es la fase de diferenciación celular. Estado de quiescencia. Fase permanente en células que no entran nunca en mitosis. Es la fase de diferenciación celular. Estado de quiescencia. Comienza inmediatamente después del nacimiento de la célula. Síntesis de proteínas y ARNm y aumento del tamaño celular. Intensa actividad biosintética (transcripción, traducción y síntesis proteica) 1 par de centriolos Comienza inmediatamente después del nacimiento de la célula. Síntesis de proteínas y ARNm y aumento del tamaño celular. Intensa actividad biosintética (transcripción, traducción y síntesis proteica) 1 par de centriolos Replicación del ADN y síntesis de histonas. (en este momento la célula tiene doble cantidad ADN) Replicación del ADN y síntesis de histonas. (en este momento la célula tiene doble cantidad ADN) Transcripción y traducción de genes que codifican proteínas necesarias para la división (huso mitótico). Duplicación de los centriolos Condensación cromatina cromosomas Transcripción y traducción de genes que codifican proteínas necesarias para la división (huso mitótico). Duplicación de los centriolos Condensación cromatina cromosomas División celularDivisión celular Fase de mitosis Fase de mitosis División del citoplasma División del citoplasma CitocinesisCitocinesis Fase SFase S Interfase Fase G2 Fase G2 G1: 4 HORAS S: 9 HORAS G2: 4 HORAS MITOSIS: 1 HORA
  • 6. Fases del ciclo celular Fase G1 Sub Fase G0 Fase S Fase G2 Actividad bioquímica intensa. Activa síntesis de proteínas. La célula aumenta el tamaño y número de sus enzimas, ribosomas, etc. Algunas estructuras son sintetizadas desde cero (microtúbulos y filamentos, formados por proteínas). Las estructuras membranosas (lisosomas, vacuolas, etc.) derivan del R.E., que se renueva y aumenta su tamaño por la síntesis de lípidos y proteínas. Se replican mitocondrias y cloroplastos. Esta etapa sólo se genera en células que permanecen latentes durante un período de tiempo determinado, por ejemplo: neuronas, glóbulos rojos, etc. Ocurre la duplicación del ADN y de las histonas y proteínas asociadas al mismo. Es un proceso anabólico. Ocurren los preparativos finales para la división celular. Los cromosomas recién duplicados comienzan a enrollarse y condensarse en forma compacta. La duplicación del par de centríolos se completa. La célula comienza a ensamblar las estructuras requeridas para la etapa de división celular.
  • 7. TRANSFORMACIONES DEL ADN DURANTE EL CICLO CELULAR Tras la mitosis la célula es 2n= 2C C= cantidad de ADN que hay en las diferentes fases del ciclo celular. En gametos n = C, en células somáticas 2n = 2C Al final de S la célula posee un valor de ADN de 4C
  • 9. REGULACION DEL CICLO CELULAR Punto de restricción FACTORES DE CRECIMIENTO CÉLULAS ANIMALES Al final de G1 aparece un punto de restricción o control (punto de no retorno a partir del cual es imposible impedir que no suceda S y G2) En algunas células (neuronas, células musculares) antes de llegar a R se expresan algunos genes que producen una alta especialización. Permanecen en Go
  • 10. ¿Están todos los cromosomas alineados en el huso? ¡FINALIZAR MITOSIS! Maquinaria de la mitosis Maquinaria de replicación del DNA ¿Se ha replicado todo el DNA? ¿Es el entorno favorable? ¿Tiene la célula el tamaño adecuado? CONTROL DE LA FASE G2 CONTROL DE LA FASE G1 ¡COMENZAR MITOSIS! ¡ENTRAR EN CICLO! Crecimiento celular ¿Es el entorno favorable? ¿Tiene la célula el tamaño adecuado? Entorno Crecimiento celular Entorno PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR CONTROL DE LA FASE S ¡CONTINUAR LA SÍNTESIS DE DNA! ¿Se ha producido daño en el DNA? ¿Se ha producido daño en el DNA? ¿Se ha producido daño en el DNA? ¿Se ha producido daño en el DNA? CONTROL DE LA METAFASE
  • 11. El punto R: regula el paso de la fase G1 a la fase S; este momento la célula decide si entra o no en la siguiente fase tras evaluar si hay algún daño en el ADN, si el tamaño celular es el adecuado para dar lugar a dos células hijas y, en conclusión, si tiene la capacidad suficiente para completar el ciclo. Si la evaluación es negativa la célula detendra el proceso y entrara en la fase Go. Las células especializadas se encuentran indefinidamente en este estado ya que ha perdido su capacidad mitótica; otros tipos de células pueden retornar a la fase G1 si es estimulado por algún agente mitógeno.
  • 12. • Las células proliferan aumentando su contenido de moléculas y orgánulos (crecimiento en masa o tamaño) y duplicando y segregando sus cromosomas, para posteriormente dividirse en dos células hijas que son genéticamente iguales. La proliferación celular tiene lugar de un modo controlado de acuerdo a las necesidades generales del organismo. • La regulación del ciclo celular ocurre de diferentes formas. Algunas se dividen rápidamente, otras como las células nerviosas pierden la capacidad de dividirse una vez que llegan a la madurez. Algunas, como las células hepáticas, conservan, aunque no la utilizan, su capacidad de división. Las células del hígado se dividen si se remueve parte del hígado y su división continúa hasta que el hígado retorna a su tamaño normal • Todas la células eucariotas tienen un "reloj molecular" que determina cuando debe dividirse. Para programar estos sucesos el "reloj del ciclo celular" se vale de diversas moléculas proteicas. Los dos " engranajes" moleculares de este reloj son: • Las CICLINAS: llamadas así porque alternan períodos de síntesis con períodos de degradación. • las QUINASAS (CDK) dependientes de las ciclinas: actúan cuando son activadas por la ciclinas fosforilando moléculas cruciales para la división celular.
  • 13. Leland H.Leland H. HartwellHartwell R. TimothyR. Timothy HuntHunt Paul M.Paul M. NurseNurse Premio Nobel 2001 Otorgado a tres biólogos por sus contribuciones al entendimiento del mecanismo del ciclo celular
  • 14. La replicación del ADNLa replicación del ADN • Es el proceso mediante el cual la molécula de ADN hace copias de sí misma (y, por tanto del cromosoma). • En el núcleo hay muchos nucleótidos libres que son los bloques de construcción del nuevo ADN . • Ocurre en la fase S del ciclo celular. • El mecanismo de replicación se basa en la complementariedad de bases. • Inicialmente se plantearon tres posibles modelos de replicación: Modelo conservativo Modelo dispersivo Modelo semiconservativo
  • 15. Posibles modelos de replicaciónPosibles modelos de replicación
  • 16. Experimento de Meselson y Sthal Para demostrar la hipótesis correcta, Meselson y Sthal en 1957, trabajaron con bacterias Escherichia coli (E. coli). - Cultivaron las bacterias en un medio con N15 o pesado durante un tiempo por lo que las bacterias que se van obteniendo tendrán ADN pesado; al hacer la centrifugación se obtendría lo siguiente:
  • 17. - Pasaron unas bacterias del medio pesado a medio ligero (con N14 ), durante media hora (tiempo de una duplicación), hicieron la centrifugación y obtuvieron lo siguiente Se obtuvieron ADNs semiligeros; con este resultado se descarta la hipótesis conservativa. - Repitieron la experiencia, pero durante una hora (tiempo de dos duplicaciones) obtuvieron la siguiente imagen Se obtuvieron ADNs semiligeros y ligeros; con este resultado se descarta la hipótesis dispersiva.
  • 18. RESULTADOS DEL EXPERIMENTO Experimento de Meselson y Stahl CONTROL (Centrifugación del ADN conocido) ADN 14 N ADN 15 N 1ª generación 2ª generación 3ª generación Descarta el modelo conservativo Descarta el modelo dispersivo INTERPRETACIÓN DEL EXPERIMENTO Cultivo con 15 N Cultivo con 14 N 1ª generación 2ª generación 3ª generación
  • 19. •El experimento de M. Meselson y F. Stahl (1958) demuestra que la replicación es semiconservativa
  • 20. - La replicación es un proceso previo a la división celular. Si una célula se va a dividir NECESITA replicar el ADN - La replicación consiste en la formación de nuevas cadenas de ADN a partir de desoxirribonucleótidos utilizando la información existente en una molécula de ADN vieja. - Estas nuevas cadenas se van a repartir de manera equitativa entre cada una de las dos células hijas formadas en el proceso de división celular SIGNIFICADO DE LA REPLICACIÓN DEL ADN
  • 21. 25 de Abril 1953 It has not escaped our notice that the specific pairing we have postulated immediately suggests a possible copying mechanism for the genetic material.
  • 22.
  • 23. REPLICACIÓN DEL ADN La replicación es un proceso muy complejo pero que se desarrolla con gran fidelidad. La copia de secuencias de millones de pares de bases se realiza con una tasa de errores prácticamente insignificante. La doble hélice se desdobla de modo que las dos cadenas de nucleótidos quedan paralelas y se rompen los enlaces entre las bases. Las dos cadenas de nucleótidos se separan. Cada mitad de la molécula sirve como un molde para la formación de una nueva mitad del ADN. Las bases de los nucleótidos libres se unen con las bases correspondientes en las dos cadenas de nucleótidos expuestas. La unión específica de A con T y de C con G, asegura que las copias nuevas de ADN sean copias exactas del original. Las enzimas que llevan a cabo la síntesis de ácidos nucleicos SÓLO son capaces de hacerlo en sentido 5´3´
  • 24.
  • 25. COMPONENTES NECESARIOS:  DESOXIRRIBONUCLEOTIDOS TRIFOSFORILADOS: dATP, dGTP, dCTP y dTTP (millones) PROTEÍNAS: Proteínas de iniciación y fijación SSBP (Single Strand Binding Protein = Fijación a la cadena)  ENZIMAS:  HELICASA: Rompe puentes de hidrógeno  TOPOISOMERASA: Elimina tensiones y superenrollamientos  RNA POLIMERASA: Síntesis de Cebador: ARN (10-30)  DNA POLIMERASA III : Conductora y fragmentos de okazaki  DNA POLIMERASA I: Reparadora y sustituye al cebador  LIGASA: Une los fragmentos de Okazaki de la retrasada (2.000)
  • 26.
  • 27. 1955: Arthur Kornberg Descubrió la primera DNA polimerasa en Escherichia coli con la que sintetizó por primera vez ácido desoxiribonu- cleico en el tubo de ensayo 1959: Arthur Kornberg (Stanford University) & Severo Ochoa (NYU) SEVERO OCHOA (1905-1993) Premio Nobel 1959 Descubrimiento de la Polinucleótido fosforilasa
  • 30. Las polimerasas conocidas añaden nucleótidos solamente en la dirección 5’ → 3’ 5’3’
  • 33. FASES REPLICACIÓN PROCARIOTAS 1) INICIACIÓN 1) ELONGACIÓN 1) TERMINACIÓN
  • 34. 1) INICIACIÓN - Reconocimiento del “sitio de inicio” de la replicación. - Separación de las cadenas parentales de ADN - Estabilización parcial de esas cadenas como cadenas sencillas de ADN (Proteínas SSB). - Se forma el “Complejo de iniciación”: Comienza la síntesis del ARN cebador tanto en la cadena retardada como en la cadena conductora
  • 35. Consiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice de ADN Ori C o punto de iniciación Proteínas específicas La helicasa rompe los enlaces de hidrógeno entre las bases y abre la doble hélice Proteínas SSBP Helicasa Topoisomerasa Girasa Evitan las tensiones debidas a un superenrrollamiento Impiden que el ADN se vuelva a enrollar Las proteínas específicas se unen al punto de iniciación Burbuja u horquilla de replicación
  • 36. En las bacterias existe un solo origen de replicación, denominado Ori C
  • 37. A partir de este único punto de origen, la replicación progresa en dos direcciones, de manera que existen dos puntos de crecimiento (PC) u horquillas de replicación.
  • 38. 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 3’ La ADN polimerasa necesita un fragmento de ARN (cebador o primer) con el extremo 3’ libre para iniciar la síntesis. Una de las hebras se sintetiza de modo contínuo. Es la conductora o lider. Fragmentos de Okazaki La otra hebra se sintetiza de modo discontinuo formándose fragmentos que se unirán más tarde. Es la retardada. Cuando se mira solamente una de las horquillas de replicación, una de las hélices se sintetiza de forma continua, la hélice conductora (también llamada hélice líder), mientras que la otra hélice se sintetiza de manera discontinua, hélice retardada (también llamada hélice retrasada), a base de fragmentos cortos o fragmentos de OKAZAKI. 2) ELONGACIÓN
  • 39. El mecanismo de elongación es distinto en las dos cadenas: 1. En una de las cadenas, la hebra conductora, la síntesis es continua. 2. En la otra cadena, la hebra retardada, se produce una síntesis a base de pequeños fragmentos de ADN (fragmentos de Okazaki). • La síntesis de cada uno de los fragmentos de Okazaki necesita de su cebador (pequeño RNA 2 - 60 nucleótidos) correspondiente (sintetizado por la primasa). • Un fragemento de unos 1500 nucleótidos sintetizados por la DNApol III • Los cebadores serán posteriormente eliminados por la ADN polimerasa I que rellena el hueco con desoxirribonucleotidos. • Finalmente una ligasa une los fragmentos sueltos.
  • 40.
  • 41.
  • 42.
  • 43. Elongación en procariontes La primasa sintetiza un cebador en cada hebra de la burbuja de replicación. Las ADN polimerasa comienzan la síntesis de la hebra conductora por el extremo 3’ de cada cebador. Cuando la ADN polimerasa llega al cebador de ARN, lo elimina y lo reemplaza por ADN. La ligasa une los fragmentos de ADN.
  • 44.
  • 45. El replisoma: complejo enzimático de la replicación que coordina la síntesis de las dos cadenas: •Dímero de la DNA pol III (núcleos catalíticos) •Primosoma: formado por dos enzimas •Primasa •Helicasa (desenrolla el DNA) •Proteína de unión a cadena sencilla, ssb (Unión y, estabiliza el DNA de cadena sencilla) •Topoisomerasas tipo I (rotura una cadena) y II (rotura de dos cadenas) junto a DNA ligasa -> Relajación del superenrollamiento
  • 46. El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria
  • 47. El replisoma: una maquinaria de replicación extraordinaria
  • 48. 3) TERMINACIÓN - La ADN Polimerasa I degrada los cebadores y los reemplaza por ADN complementario. - La ADN ligasa une todos los fragmentos de ADN de Okazaki.
  • 49. 1. Proceso de duplicación del ADN mediante un modelo semiconservativo. 2. Comienza en sitios específicos (orígenes de replicación) 3. El proceso de replicación es bidireccional 4. Las dos hebras nuevas se van alargando progresivamente, por adición secuencial de nucleótidos 5. La replicación siempre se produce en sentido 5' → 3', siendo el extremo 3'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongación del DNA. 6. Como las dos hebras de ADN son antiparalelas, una de las hebras se sintetiza de forma continua y otra de forma discontinua. 7. El proceso de duplicación está catalizado por las enzimas ADN polimerasas (aunque intervienen muchas otras enzimas en el proceso) 8. Hay una corrección de errores para asegurar la fidelidad de las copias Replicación del ADN – Características generales
  • 50. Replicación en eucariontes Es muy parecida a la de los procariontes, salvo en algunas diferencias: La replicación se inicia simultáneamente en varios puntos del cromosoma llamados replicones, unos 500 en levaduras y hasta 60000 en mamíferos . Existen cinco tipos de ADN polimerasas (α, β, γ, δ y ε ). Las histonas se duplican durante la replicación. Junto al ADN formarán el nucleosoma. Los nuevos nucleosomas se incorporan a la hebra retardada y los viejos en la conductora. Debido a esto el extremo del cromosoma (telómero) se va acortando cada vez que la célula se divide. Esto se asocia al envejecimiento y muerte celular. Cuando se elimina el último cebador, la ADN polimerasa no podrá rellenar el hueco, al no poder sintetizar en dirección 3’ - 5’.
  • 51.
  • 52.
  • 53.
  • 54.
  • 55. Se puede dar de dos formas: Necrosis y apoptosis Necrosis: • Se produce cuando la célula sufre un daño grave. • Comprende un estado irreversible de la célula. No se puede mantener la integridad de la membrana plasmática y hay un escape de elementos citoplasmáticos, desnaturalización de las proteínas por autólisis o proveniente de enzimas líticas de leucocitos vecinos, ya que la necrosis atrae los componentes de la inflamación. • Todos estos cambios condenan a la célula a perder su función específica, y quedan restos celulares que serán fagocitados por los macrófagos. MUERTE CELULAR
  • 56. La apoptosis es una forma de muerte celular, que está regulada genéticamente. MUERTE CELULAR Es parte integral del desarrollo de los tejidos tanto de plantas como de animales pluricelulares. Cuando una célula muere por apoptosis, empaqueta su contenido citoplasmático, lo que evita que se produzca la respuesta inflamatoria característica de la muerte accidental o necrosis.
  • 57. La necesidad de que ocurra la apoptosis se debe a dos circunstancias a las que se enfrenta habitualmente el organismo: • Cuando es necesario eliminar células porque son una amenaza para el organismo: infectadas por virus, que su DNA ha sufrido daños importantes, etc ... • A lo largo del desarrollo cualquier organismo necesita la deshacerse de ciertas estructuras y crear otras
  • 58. ¿Qué hace que se inicie la apoptosis?, existen dos vías básicas Señales internas Están implicadas las membranas mitocondriales, del retículo endoplasmático y de la envoltura nuclear. Se trata de un balance entre las proteínas Bcl2 y Bax. Señales externas Fas y el receptor de TNF (factor de necrosis tumoral) son receptores expuestos en la superficie de la célula que al ser estimulados producen la activación de la caspasa 8 y se inicia el proceso de muerte celular.
  • 59. • La característica principal de la apoptosis es que es silenciosa debido a que las células apoptóticas son reconocidas por macrófagos, de esta forma no se produce el derrame del contenido celular y, por tanto, no existe inflamación ni lesión del tejido.
  • 60. La función de reproducción consiste en que a partir de la célula progenitora se originan dos o más descendientes. Es un proceso que asegura que cada descendiente tenga una copia fiel de material genético de la célula madre. En las células procariotas se produce la división simple por bipartición: • El ADN de la bacteria se duplica y forma dos copias idénticas. •Cada copia se va a un punto de la célula y más tarde la célula se divide en dos mitades. • Así se forman dos células hijas iguales, más pequeñas que la progenitora.
  • 61. Mitosis  CARIOCINESIS: Es la división del núcleo celular (fase M del ciclo celular).  Proceso exclusivo de eucariotas.  Se obtienen 2 células hijas, idénticas entre ellas y a la célula madre  Significado biológico: o Se mantiene el número de cromosomas. o Se mantiene la información genética.  Fases: o Profase o Metafase o Anafase o Telofase
  • 62. • Célula madre en Interfase : Material hereditario en forma de cadenas aisladas que constituyen la CROMATINA. En la especie humana: 2n = 46 cadenas • Célula madre al final de la Interfase : Material hereditario se duplica por la REPLICACIÓN, cada cadena está dos veces; la cromatina está formada por pares de cadenas IDÉNTICAS. En la especie humana: 4n = 92 cadenas (iguales dos a dos) • Célula madre en división Las dos cadenas de ADN idénticas se espiralizan y se convierten en CROMOSOMAS. En la especie humana 2n = 46 cromosomas (formados por dos cadenas idénticas cada uno)
  • 64.
  • 65. En las células eucariotas se produce la división por un proceso llamado “mitosis”:
  • 66. La división celular o fase M Profase Duplicación del centrosoma Condensación del ADN Microtúbulos Fragmentación de la envoltura nuclear Metafase Anafase Telofase Huso mitótico Placa ecuatorial Separación de cromátidas hermanas Formación de envoltura nuclear Nucléolo
  • 67. profase 1. Formación de cromátidas (condensación cromosomas) 2. Desaparece nucléolo (El ADN queda estructurado en los cromosomas). NO se volverá a ver hasta el final de mitosis. 3. Migración de cada diplosoma a un polo de la célula. Formación del centrosoma. 4. Formación de microtúbulos polares. Constitución del huso acromático. En células vegetales parten de una región que actúan de OM, en animales crecen a partir del centrosoma. 1. El núcleo se hincha (entra agua). 2. Se disgrega la lámina fibrosa. La doble membrana nuclear se fragmenta en vesículas. 3. Formación del cinetocoro. Formación de las fibras cinetocóricas o cromosómicas a partir de él.
  • 68. metafase 1.Se completa la desaparición de la membrana nuclear. 2.Los cromosomas se disponen en el ecuador de la célula (placa ecuatorial) 3.Se observa, al final, los cromosomas metafásicos (cada uno con dos cromátidas). 4.El huso mitótico, completamente desarrollado, se extiende de polo a polo 5.Cada una de las cromátidas del cromosoma queda orientada hacia un polo.
  • 69. anafase 1.Separación de cromátidas hermanas (se forman cromosomas anafásicos, con 1 sola cromátida) 2.El desplazamiento se produce por acortamiento de microtúbulos cinetocóricos (despolimerización de la tubulina) 3.Alargamiento del huso mitótico. Adición de tubulina a los mirotúbulos polares.
  • 70. telofase 1.Llegada de los cromosomas anafásicos a cada polo de la célula. 2.Descondensación de los cromosomas. (se facilita transcripción y formación del nucléolo a partir de NOR) 3.Desaparecen los cinetocoros. 4.Alargamiento de los microtúbulos polares, lo que produce la separación la máximo de los dos polos celulares. 5.Los microtúbulos cinetocóricos se acortan y desaparecen. 6.Formación de la lámina fibrosa (por vesículas del RER) alrededor de cada grupo de cromátidas. . 7.Se facilita la construcción de la envoltura nuclear (a partir de la lámina fibrosa).
  • 71. Consiste en la división del citoplasma y de los orgánulos entre las dos células hijas. CITOCINESIS ANIMAL CITOCINESIS VEGETAL Surco de segmentación Irá estrechándose hasta provocar la separación. Anillo contráctil Formado por actina y miosina. Aparato de Golgi Plasmodesmos Aseguran la comunicación entre las dos células hijas. Vesículas Microtúbulos Fragmoplasto Tabique de separación formado por fusión de vesículas Existe estrangulamiento del citoplasma. No existe estrangulamiento del citoplasma. Citocinesis - Citodiéresis
  • 72.
  • 73.
  • 74.
  • 75. • GEMACIÓN: – Reparto asimétrico de citoplasma. – La célula pequeña se llama yema (puede quedar unida a la madre. – Típica de levaduras • ESPORULACIÓN: – Variamos mitosis sucesivas sin citocinesis. – Se forman células multinucleadas. – Posteriormente cada núcleo se rodea de citoplasma, – Cada células resultante es una espora. – Típica de hongos y protozoos Otros procesos de división celular
  • 77. LA MEIOSIS • Produce células haploides (gametos). • A partir de una célula diploide (meiocito) se forman: • 4 células • Células haploides • Células con recombinación genética (diferentes entre sí) FASES DE LA MEIOSIS DIVISIÓN MEIÓTICA I DIVISIÓN MEIÓTICA II 1. Profase I • Leptoteno • Cigoteno • Paquiteno • Diploteno • Diacinesis 2. Metafase I 3. Anafase I 4. Telofase I 1. Profase II 2. Metafase II 3. Anafase II 4. Telofase II
  • 78. Meiosis Consiste en dos divisiones nucleares sucesivas, designadas convencionalmente meiosis I y meiosis II.
  • 79. • Al igual que la mitosis, la meiosis I inicia después de que la fase S se ha terminado y los cromosomas se han replicado produciendo cromátidas hermanas idénticas • Durante la meiosis I, los cromosomas homólogos primero se emparejan uno frente a otro y luego se segregan a diferentes células hijas • Las cromátidas hermanas permanecen juntas y terminan así hasta culminar la primera división meiótica.
  • 80. PROFASE I 1. Leptoteno. Los cromosomas se condensan hasta hacerse visibles al microscopio óptico. Cada uno está formado por dos cromátidas estrechamente unidas, que no se distinguen hasta el final de la profase. Cada cromosoma está unido por sus extremos a la envoltura nuclear mediante placas de unión. Envoltura nuclear Placa de unión 2. Cigoteno. Los cromosomas homólogos se aparean hasta quedar completamente alineados, punto por punto, en toda su longitud. Este apareamiento se llama sinapsis, y se produce a través de una estructura proteica llamada complejo sinaptonémico. Complejo sinaptonémico Cromátidas hermanas (maternas) Cromátidas hermanas (paternas) Elementos centrales Elementos laterales Nódulo de recombinación Se forma una estructura constituida por cuatro cromátidas, la tétrada o cromosoma bivalente. Permite la yuxtaposición de cada gen con su homólogo.
  • 81. Complejo sinaptonémico •Esta estructura, presente solamente durante la profase meiótica, sería la mediadora estructural del proceso de apareamiento cromosómico y el soporte del de recombinación génica. •Mantiene a los cromosomas homólogos estrechamente asociados y alineados
  • 82. 3. Paquiteno. Se produce el sobrecruzamiento (crossing-over) o intercambio de material cromatídico entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. La consecuencia de este sobrecruzamiento es el intercambio de genes o recombinación génica. 4. Diploteno. Los cromosomas homólogos inician su separación, permaneciendo unidos por los puntos donde ha tenido lugar el sobrecruzamiento, denominados quiasmas. Quiasmas 5. Diacinesis. Los cromosomas se condensan al máximo y sus dos cromátidas ya son visibles. Cada par de cromátidas hermanas está unido por el centrómero, mientras que cada par de cromosomas permanece unido por los quiasmas que se producen entre cromátidas no hermanas. Desaparecen el nucléolo y la membrana nuclear, se forma el huso acromático y comienzan a formarse las fibras cinetocóricas.
  • 83. Meiosis I No se separan las cromátidas como en la mitosis, sino cromosomas completos. Cada cromosoma del par de homólogos, se separa hacia un polo de la célula. Reaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Los cromosomas sufren una ligera descondensación. Se obtienen dos células hijas haploides. ANAFASE I TELOFASE I METAFASE I En la placa ecuatorial se disponen las tétradas, unidas por los quiasmas. Los cinetocoros están fusionados y se orientan hacia el mismo polo.
  • 84. • Durante la metafase I los cromosomas bivalentes se alinean en el huso. • La anafase I inicia con la separación de los cromosomas homólogos de los quiasmas • Las cromátidas hermanas permanecen unidas en sus centrómeros
  • 85. • La recombinación es clave para generar diversidad genética, fenómeno crítico para la evolución de las especies – Da como resultado el intercambio de genes entre cromosomas homólogos apareados • Las diferencias genéticas entre individuos proporcionan el material inicial para la selección natural, la cual permite a las especies desarrollarse y adaptarse a cambios de las condiciones medioambientales
  • 86.
  • 87. METAFASE II PROFASE II Desaparece la membrana nuclear y se tiende el huso acromático. Los cromosomas se alinean formando la placa ecuatorial, sus centrómeros se fijan a los filamentos del huso. ANAFASE II Se separan las cromátidas de cada cromosoma, emigrando a su respectivo polo celular. Se agrupan los cromosomas e inician su desespiralización, se forma la envoltura nuclear y se divide el citoplasma. TELOFASE II Segunda división meiótica
  • 89.
  • 90.
  • 91.
  • 92. Comparación entre mitosis y meiosis MITOSIS MEIOSIS Ocurre en la mayoría de las células eucarióticas. Ocurre en la formación de gametos en células eucarióticas. No hay apareamiento de cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos se aparean en sinapsis y puede ocurrir entrecruzamiento. Se mantiene el número de cromosomas. El número de cromosomas se divide de diploide a monoploide. Una división. Dos divisiones. Se producen dos células hijas. Se producen cuatro células hijas. Las células hijas son idénticas entre sí y a la célula madre. Las células hijas tienen combinaciones variadas de cromosomas y no son idénticas a la célula madre.
  • 93. Se denomina ciclo biológico al circulo imaginario que sigue una especie, partiendo del estado de cigoto hasta que alcanza de nuevo el mismo estado. Como los gametos son siempre n y el cigoto es siempre 2n, considerando el número de cromosomas durante el ciclo biológico alternan dos fases: una fase de células haploides o haplofase y otra de células diploides o diplofase. De manera que el paso de la diplofase a la haplofase se realiza mediante la meiosis, mientras que el paso de la haplofase a la diplofase se debe a la fecundación. Según en que momento se produce la meiosis hay tres tipos de ciclos biológicos: haplonte, diplonte y diplohaplonte.
  • 94. Meiosis y ciclos biológicos Ciclo diplonte Ciclo diplohaplonte Ciclo haplonte
  • 95.
  • 96. Número de cromosomas Célula 2n = 6 Célula n = 3 Cromosomas maternos Cromosomas paternos Organismos haploides (n) Solo tienen un juego de cada cromosoma Organismos diploides (2n) Tienen dos juegos de cada cromosoma en sus células somáticas (no reproductoras), uno procede del padre y el otro de la madre. Por eso de llaman CROMOSOMAS HOMÓLOGOS. Cada especie tiene un número característico de cromosomas diferentes. Los organismos pueden ser haploides o diploides en función de los juegos de cromosomas que tengan.
  • 97. Ciclo haplonte En algas y hongos unicelulares HAPLOIDE DIPLOIDEDIPLOIDE Cigoto (2n) Fecundación Meiosis Célula (n) Gametos (n) Fusión de gametos

Notes de l'éditeur

  1. Tras la replicación tendremos dos juegos de cadenas de ADN, por lo que la mitosis consistirá en separar esas cadenas y llevarlas a las células hijas. Para conseguir esto se da otro proceso crucial que es la conversión de la CROMATINA en CROMOSOMAS.