Organización del material genético y reproducción celular en la Universidad

ORGANIZACIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO Y REPRODUCCIÓN

LA DIVISIÓN CELULAR, MITOSIS Y MEIOSIS

DIVISIÓN CELULAR

PROCARIOTAS Fisión Binaria

EUCARIOTAS Mitosis y Meiosis

RECORDEMOS: En el caso de los procariontes, que tienen un ADN circular y pequeño, la replicación y el reparto de ADN a las células hijas se realizan con relativa facilidad y recibe, en conjunto, el nombre de fisión binaria.

cromosoma mesosoma Replicación división

¿QUÉ NECESITA LA CÉLULA PARA PODER DIVIDIRSE Y REPARTIR SU ADN DUPLICADO DE MANERA EQUITATIVA?

Condensar su ADN, para poder distribuirlo en forma equitativa a cada una de las células hijas. Estructuras accesorias que permitan tal distribución del ADN duplicado: el HUSO MITÓTICO y los centrosomas. Espacio libre para el cumplimiento de estos procesos. Se deben DESMANTELAR LA ENVOLTURA NUCLEAR, retículo endoplasmico, aparato de Golgi.

MITOSIS (CARIOCINESIS) Y CITOCINESIS

La mitosis se inicia en una célula DESPUES DE LA INTERFASE, de manera que SUS CROMOSOMAS YA SE ENCUENTRAN DUPLICADOS.

Cromáticas hermanas Cromosomas condensándose Centrómero Huso mitótico Cromátidas hermanas separándose Células hijas formándose (a) Fase M (mitótica) División celular G2 G1 S (Síntesis del DNA) INTERFASE (b) El ciclo celular

Figura 19.1. El ciclo celular eucariota. (a) La fase M (mitótica), es decir, el proceso de división celular, es la más fácilmente reconocible desde un punto de vista morfológico. Está formada por dos procesos solapados, mitosis y citocinesis. En la mitosis, el huso mitótico separa los cromosomas duplicados y condensados en los dos núcleos hijos. En la citocinesis, el citoplasma se divide para producir dos células hijas genéticamente idénticas. (b) Se dice que la célula, entre las divisiones, se encuentra en interfase, que está compuesta por la fase S (el periodo en el que se duplica el DNA) y dos fases intercaladas, denominadas G1 y G2. La célula continúa creciendo a lo largo de la interfase, un periodo de elevada actividad metabólica.

G1 Interfase S G2 Profase Prometafase División celular Mitosis Metafase Anafase Telofase Citocinesis

CITOCINESIS

MITOSIS (CARIOCINESIS) Y CITOCINESIS

MITOSIS: tipo de division característico de las CÉLULAS EUCARIONTES.

• Cada cromosoma consta de dos CROMATIDES HERMANAS, es decir dos copias de ADN idénticas.
• En una etapa de la mitosis las copias de ADN idénticas se separan una de otra, constituyendose, cada una de ellas, en un CROMOSOMA HIJO.
• Los dos grupos de cromosomas hijos están destinados a las dos células descendientes.
• Generalmente la mitosis va acompañada de un proceso de CITOCINESIS O DIVISIÓN DEL CITOPLASMA.
• LA MITOSIS GENERA DOS CÉLULAS HIJAS GENÉTICAMENTE IDÉNTICAS.

RECORDEMOS ... CENTRÍOLOS

• Son orgánulos que intervienen en división celular.
• Sólo están presentes en células animales. Están formados por microtúbulos.
• Se encuentran en un par y forman parte del citoesqueleto. Son semejantes a cilindros huecos.

B A C Triplete de microtúbulos matriz pericentriolar

<®Los centriolos forman a su vez el CENTROSOMA (en célula vegetal carace de centríolos en su interior) o Centro Organizador de Microtúbulos. LOS centríolos en el centrosoma, se encuentran rodeados de un material proteico denso llamado material o matriz pericentriolar, el cual permite la polimerización de dímeros de tubulina para formar microtúbulos que se irradian a partir del mismo, mediante una disposición estrellada.

El centrosoma en una célula animal Matriz pericentriolar (COMT) Par de centríolos Núcleo (+) Microtúbulos que irradian desde el centrosoma

RECORDEMOS ... INTERFASE DEL CICLO CELULAR

INTERFASE : G1

membrana plasmática centrosoma envoltura nuclear cromatina nucléolo

LUEGO Durante la interfase el núcleo se encuentra organizado. El material genético adopta un estado más laxo. El nucléolo es bien visible.

INTERFASE : G2

Dos centrosomas, con dos centriolos cada uno Membrana plasmática Envoltura nuclear Cromatina CON TODO EL ADN DUPLICADO Nucleolo

Mientras las cromatidas hermanas están conectadas en el centromero, se consideran como un cromosoma. Sin embargo, tan pronto como se separan durante la división celular, cada una se considera un cromosoma diferente.

cohecina centromero copiado de ADN condensación cromosómica separación Cromocómica

1 cromosoma 1 cromática

1 cromosoma 2 cromatidas hermanas

1 cromosoma. 2 cromáticas hermanas

2 Cromosomas 1 cromática c/u

FASE G1 DE LA INTERFASE

FASE S, G2 DE LA INTERFASE.

PROFASE Y METAFASE DE LA MITOSIS

MÁXIMA CONDENSACIÓN METAFASE

A PARTIR DE LA ANAFASE

G2 tardia 1 centrosoma (con 2 centriolos) nucleolo membrana nuclear ADN (duplicado)

Citocinesis MITOSIS S Profase - > Metafase > Anafase Telofase

LA MITOSIS ES UN PROCESO CONTINUO, EN EL QUE SE PUEDEN RECONOCER CINCO FASES:

• PROFASE
• PROMETAFASE (suele llamarse Profase tardía)
• METAFASE
• ANAFASE
• TELOFASE

PROFASE TEMPRANA

huso mitótico empieza a formarse M cromosomas comienzan a condensarse ¡nucleolo desaparece!

PROFASE:

PROFASE Microtúbulos (MTs) formando el huso mitótico Cromosomas formados por dos cromátidas hermanas Áster Centrómero Nucleolo desapareciendo

PROFASE: · CONTINÚA EL PROCESO DE LA EMPAQUETAMIENTO DE CROMATINA que había empezado en G2, por lo cual los cromosomas comienzan a ser cada vez más visibles. · El nucléolo se dispersa (ya no es visible) porque la cromatina perteneciente a distintos cromosomas que formaban el nucléolo se retira. ·La célula adquiere una forma redondeada debido a cambios en su citoesqueleto. .En el citoplasma, los CENTROSOMAS CON SUS CENTRÍOLOS PREVIAMENTE DUPLICADOS SE EMPIEZAN A DESPLAZAR HACIA POLOS OPUESTOS. ·Algunos microtúbulos rodean a los centríolos como rayos, formando el áster. ·Entre ambos pares de centríolos crece el huso mitótico, a partir de la reorganización de los microtúbulos citoplasmáticos.

PROMETAFASE

MT del áster Fragmentos de la envoltura nuclear Cinetocoro Huso polar

PROMETAFASE: ·Las fibras del huso comienzan a invadir la zona nuclear. ·LAS CROMÁTIDES HERMANAS DE UN CROMOSOMA SE UNEN A FIBRAS CROMOSÓMICAS DEL HUSO provenientes de polos opuestos, través de sus CINETOCOROS. ·Ocurren procesos de POLIMERIZACIÓN Y DESPOLIMERIZACIÓN en los MICROTÚBULOS que forman las fibras del huso, lo que provoca que éstas "tironeen" de los cromosomas y los movilicen. ·LA ENVOLTURA NUCLEAR SE DISGREGA EN PEQUEÑAS VESÍCULAS que se incorporan al RER. La disgregación de la envoltura nuclear depende de la fosforilación de la lámina nuclear, que le da sostén a la envoltura.

RECORDEMOS: EL CROMOSOMA Y SUS PARTES

Telómeros : extremos de los brazos Región del centrómero Fibras del huso cinetocóricas Brazos cortos Cinetocoro Brazos largos Cromátides hermanas ESTRUCTURA DE UN CROMOSOMA DUPLICADO (se duplicó en la fase S) Y TOTALMENTE CONDENSADO (como se lo observa en metafase de la división mitótica).

METAFASE

Placa metafásica 1 Huso mitótico 1 A 1 MT polares MT del cinetocoro

METAFASE: Los cromosomas, unidos a las fibras cromosómicas, quedan ALINEADOS EN EL PLANO MEDIO O ECUATORIAL de la célula. .Los cinetocoros de las cromátides hermanas en un mismo cromosoma se orientan hacia polos opuestos. ·De la ubicación de los cromosomas en esta etapa depende que la separación del material genético entre las futuras células se lleve a cabo correctamente (PUNTO DE CONTROL DE LA METAFASE)

EL HUSO MITÓTICO

APARATO MITÓTICO

1 åster centrosoma fibras cinetocóricas huso fibras polares

· El huso mitótico crece entre ambos pares de centrosomas, a partir de la reorganización de los microtúbulos dinámicos citoplasmáticos. ·En el huso mitótico hay tres tipos de fibras (microtúbulos) que se formar a partir de los centrosomas: 1. Las cromosómicas o cinetocóricas, que se extienden desde un centrosoma hasta los cromosomas, a los que se unirán por medio de sus cinetocoros. 2. Las polares, que no se unen a cromosomas y se superponen en la mitad de la célula. 3. Las del áster que rodean a los centríolos como rayos y se extienden hacia la membrana.

ANAFASE

Cromosomas hijos

ANAFASE: · SE SEPARAN LAS CROMÁTIDES HERMANAS e inician su migración hacia polos opuestos. . ·Durante las fases anteriores las cromatides hermanas permanecen unidas por un material que actúa como un pegamento, la cohesina, la cual se degrada en la anafase. ·Además, las fibras cromosómicas se acortan, arrastrando a los cromosomas que llevan unidos. . Además las dineínas van transportando los cromosomas sobre los microtúbulos cinetocóricos que se acortan. ·Al mismo tiempo que se acortan las fibras cinetocóricas, se alargan las fibras polares por adhesión de tubulina, y por la acción de proteínas motoras (quinesina) se desplazan entre sí. ·Esto causa un alargamiento de la célula y un alejamiento de los polos y contribuye aun más a la separación de los cromosomas hijos. La anafase culmina cuando los cromosomas hijos llegan a los polos. ·Los microtúbulos del áster se despolimerizan, los polos del huso se alejan, lo que produce un alargamiento de la célula.

TELOFASE

Envoltura nuclear formándose K Nucleolo formándose Surco de segmentación Cromosomas descondensándose

· Telofase: ·En cada polo los cromosomas hijos son rodeados por una envoltura nuclear que se organiza a su alrededor. ·Los cromosomas se relajan o descondensan y empiezan a hacerse más tenues, hasta adquirir el aspecto interfásico. ·Se reorganiza el nucléolo en cada núcleo hijo. ·Se desarma el aparato mitótico, aunque persisten algunos microtúbulos en el plano ecuatorial, formando el cuerpo medio.

CITOCINESIS

En esta etapa ocurre la distribución de todo el material citoplasmático a las células hijas: mitocondrias, ribosomas, estructuras del sistema de endomembranas, etc.

CITOCINESIS EN CÉLULAS ANIMALES

• El citoplasma se divide por segmentación.
• Filamentos de actina y miosina forman un anillo contractil que va estrangulando la célula madre.

Haz de microtúbulos interzonales Haz único de microtúbulos Célula hija Surco de segmentación Anillo contráctil Célula hija V Final de la anafase Comienzo de la telofase Final de la telofase Separación de las células hijas

CITOCINESIS EN CÉLULAS VEGETALES

• El citoplasma se divide no por segmentación sino por la formación de una nueva pared.
• Las vesículas del complejo de Golgi se desplazan hasta alcanzar el centro de la región ecuatorial. Allí se acumulan y se funden formando la placa celular. En ese momento se forman los plasmodesmos y después va creciendo hasta alcanzar la pared de la célula madre.
• El contenido de las vesículas forma la lámina media y la membrana será la membrana de las células hijas.

6 3 0 C Microtúbulos polares Restos de microtúbulos Plasmodesmos Vesículas del aparato de Golgi Fragmoplasto en formación Fraqmoplasto