Reproducción sexual y asexual y ciclo celular, Universidad Andrés Bello

Reproducción de Individuos

• Reproducción asexual
• Reproducción sexual

División Celular (Reproducción)

• Mitosis
• Meiosis

Mitosis

CIGOTO (2n)

INDIVIDUO (2n)

1

FECUNDACION

Meiosis

Gameto ¿ (n) x Gameto ? (n)

Reproducción Sexual

Implica la participación de dos células progenitoras: los gametos Los gametos serán producidos mediante la meiosis

23 23 23 23

Gemeto: 23 cromosomas Cigoto: 46 cromosomas

Los descendientes producidos como resultado de la fusión de los gametos, serán fruto de la combinación del ADN de ambos progenitores y, por tanto, serán genéticamente distintos a ellos.

La Reproducción Asexual

La reproducción asexual es aquella donde se forman descendientes a partir de un sólo progenitor sin la intervención de gametos.

Las bacterias y organismos unicelulares eucariotas como protozoos presentan reproducción de tipo asexual No obstante, este tipo de reproducción no se restringe sólo a este tipo de organismos Hay organismos pluricelulares, por, ejemplo marinos, que presentan este tipo de reproducción

Reproducción Asexual de Organismos Unicelulares

La reproducción asexual de los organismos unicelulares (bacterias, protozoos y algunas algas)

BIPARTICIÓN GEMACIÓN ESPORULACIÓN

El núcleo se divide en dos y después la célula se divide en dos del mismo tamaño

El núcleo se divide en dos, uno se desplaza hasta la membrana y forma una yema que se separa. Formando dos células de distinto tamaño

El núcleo se divide repetidamente y se rodean de membrana formando células llamadas esporas

Reproducción Asexual en Eucariontes Unicelulares y Pluricelulares

FIGURA 9-2 La división celular permite la reproducción asexual (a) Las bacterias se reproducen asexualmente dividiéndose en dos. (b) En los microorganismos eucariontes unicelulares, como el protista Paramecium, la división celular produce dos organismos nuevos independientes. (c) La Hydra, un pariente de agua dulce de la anémona, expulsa por un lado una copia en miniatura de ella misma (un brote). Cuando se desarrolla por completo, el brote se separa y asume una vida independiente. (d) Los árboles de una alameda son genéticamente idénticos. Cada árbol crece de las raíces de un único árbol ancestral. En esta foto se muestran tres arboledas cerca de Aspen, Colorado. En el otoño, el momento en que cambian de color las hojas muestra la identidad y las diferencias genéticas de las arboledas.

Los árboles de esta alameda ya perdieron las hojas

(a) Bacterias en división

Los árboles de esta alameda comenzaron a cambiar de color

(b) División celular de un Paramecium

brote

(c) La Hydra se reproduce asexualmente con un brote

Los árboles de esta alameda aún son verdes

(d) Una alameda consta de árboles genéticamente idénticos nacidos por reproducción asexual

Ciclo Celular

El ciclo celular es "la secuencia repetida de división, crecimiento y diferenciación y luego nueva división que experimenta una célula".

Tanto las células eucarióticas como las procarióticas tienen ciclos celulares que incluyen crecimiento, duplicación de DNA y división celular.

Este ciclo comprende el conjunto de procesos que una célula debe realizar para cumplir la replicación exacta del ADN y la segregación (separación o división) de los cromosomas replicados en dos células distintas.

Fases del Ciclo Celular

Fase G1 Período de crecimiento general

Fase GO Inicio del Ciclo

Citocinesis Fase M Mitosis

DIVISIÓN CELULAR CICLO CELULAR INTERFASE

Fase S Ocurre la Síntesis de ADN. Los cromosomas se replican.

Fase G2 Continúa el crecimiento. La célula se prepara para la división, acerca ciencia

El Ciclo Celular Procariótico

Fisión Binaria

Cell wall 1 Plasma membrane a) división celular por fisión binaria crecimiento de la célula y duplicación del DNA 2 Division furrow 3 4 a Cell plate Terminación de la formación del septum y generación de las dos paredes celulares 5 Separación de las células hijas

1 punto de unión pared celular membrana plasmática DNA circular La molécula circular de DNA se une a la membrana plasmatica en un punto.

2 Se duplica el DNA y las dos moléculas de DNA se unen a la membrana plasmática en puntos cercanos.

3 Se agrega membrana plasmática entre los puntos de unión, separándolos.

4

1 La membrana plasmatica crece hacia adentro a la mitad de la célula.

5 La célula progenitora se divide en dos células hijas.

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Replicación del DNA Elongación celular Formación del septum

Etapas del Ciclo Celular Eucarionte

• Interfase
• División celular

M PHASE mitosis (nuclear division) cytokinesis (cytoplasmic division) G2 PHASE M G2 INTERPHASE S G1 S PHASE (DNA replication) G1 PHASE

• Fase G1: La célula crece y se desarrolla. Puede diferenciarse e incluso especializarse, saliendo a G0. Se prepara para la replicación.
• Fase Go: Camino que sigue una célula que al especializarse y comprometerse con una función, sale del ciclo pues ya no podrá dividirse.
• Fase S: Fase en la que la célula replica su material genómico (síntesis de DNA).
• Fase G2: La célula se prepara para la división, tanto a nivel cromosómico como extracromosómico.
• Fase M: Etapa de división celular, ya sea por Mitosis (proliferación), o por Meiosis (gametogénesis). Consta de cariocinesis y citocinesis.

Enzimas Específicas Impulsan el Ciclo Celular

FIGURA 9-10 Los factores de crecimiento estimulan la división celular El progreso del ciclo celular está bajo el control general de las ciclinas y las cinasas dependientes de ciclinas (CDK). En casi todos los casos, los factores de crecimiento estimulan la síntesis de las proteínas ciclinas, lo que activa las CDK y estimula una cascada de eventos que desembocan en la replicacion del ADN y en la división de la célula.

Cinasas dependientes de ciclinas o CDK: familia de proteínas controladoras del ciclo celular.

• cinasa: enzima que fosforila a una proteína (estímulo o inhibición de la actividad)
• dependencia: actividad limitada a la unión de una ciclina
• ciclina: proteína que regula el ciclo celular asociando su concentración a este proceso

(fluido extracelular) factor de crecimiento 1 El factor de crecimiento se une a su receptor receptor del factor de crecimiento 2 Las ciclinas se sintetizan membrana plasmática ciclina 4 La ciclina activa la CDK. La CDK activa estimula la replicación del ADN cinasa dependiente de ciclina (CDK) 3 Las ciclinas se unen a las CDK (citoplasma)

Estímulos de la División Celular

Luego de la síntesis de ADN, otras CDK activan la Fase G2 para pasar a Mitosis y condensar los cromosomas.

Finalmente, otras CDK estimulan la separación de las cromátidas hijas en cromosomas individuales que migrarán a los polos en la etapa de Anafase.

factor de Crecimiento (fluido extracelular) 1 El factor de crecimiento se une a su receptor receptor del factor de crecimiento 2 Las ciclinas se sintetizan membrana plasmática ciclina 4 La ciclina activa la CDK. La CDK activa estimula la replicación del ADN cinasa dependiente de ciclina (CDK) 3 Las ciclinas se unen a las CDK (citoplasma)

Puntos de Control del Ciclo Celular

metafase -> anafase: ¿todos los cromosomas están unidos al huso y alineados en el ecuador?

G2M: ¿ el ADN se replicó bien y completamente?

ALTO ALTO y profase metafase anafase citacinesis telofase división mitótica G1 G2 interfase ALTO S G. S: ¿ está intacto el ADN y es adecuado para replicarse?

Los complejos proteicos de verificación regulan la producción de ciclinas o la actividad de las CDK y por tanto, el paso de una fase a otra

Control del Ciclo Celular

El sistema de control del ciclo celular puede detenerlo en varios puntos

Mutaciones en ADN, demasiados o muchos cromosomas son eventos que pueden causar muerte o células cancerosas.

Tres Puntos de Control o verificación regulados por complejos proteicos:

G1 a S: ¿ El ADN está intacto y es adecuado para replicarse? G2 a División: ¿ El ADN se replicó correctamente y completamente? Metafase a Anafase: ¿ Están todos los cromosomas unidos al uso y alineados en el ecuador?

G1 S G2 M T T T T T Ambiente extracelular Desfavorable DNA Dañado (p53) Replicación incompleta del DNA DNA dañado o replicación incompleta del DNA Cromosomas mal adheridos al huso Mitótico

Lectura Complementaria Obligatoria

"El control del ciclo celular y su participación en el cáncer" Audesirk, T., G. Audesirk & B.E. Byers (2013) Biología. La vida en la Tierra. Editorial Prentice Hall. Unidad 2.

Mitosis y Meiosis

MITOSIS MEIOSIS

Parent cell (before chromosome replication) Chiasma (site of crossing over) MEIOSIS I Prophase Prophase I Chromosome replication Chromosome replication Duplicated chromosome (two sister chromatids) 2n =6 Tetrad formed by synapsis of homologous chromosomes Célula Somática Mitosis Metaphase Chromosomes positioned at the metaphase plate Tetrads positioned at the metaphase plate Metaphase I Anaphase Telophase Sister chromatids separate during anaphase Anaphase I Telophase I Homologues separate during anaphase l; sister chromatids remain together Haploid n=3 Daughter cells of meiosis I MEIOSIS II n n n n Daughter cells of meiosis II Sister chromatids separate during anaphase II

La meiosis resuelve el problema de la presencia de dos padres (progenitores) en los organismos sexuales y la constancia del número de cromosomas entre generaciones

En las células eucarióticas hay dos tipos de división celular: Mitótica y Meiótica (Fase M) Célula Eucariota Mitosis Célula Línea Germinal y (oocitos y espermios) Meiosis

La mitosis es la solución al problema de la división celular y la constancia en el número de cromosomas de las células hijas

2n 2n Daughter cells of mitosis

Mitosis: Células Genéticamente Idénticas

En la mitosis se producen dos células genéticamente idénticas

cytoplasm nucleus chromosome duplication S phase replicación de ADN conde crome División nuclear MITOSIS M phase División citoplasmática CYTOKINESIS Profase Metafase Anafase Telofase

Las células somáticas se dañan, enferman o envejecen

+ I M 1 G2 DIVISION G1 24 hours S INTERPHASE Figure 17-2 Molecular Biology of the Cell 5/e (@ Garland Science 2008)