-
Universidad Nacional
Autnoma de Mxico
Curso Gentica y Biologa Molecular (1630)
Licenciatura
Qumico Farmacutico Biolgico
Facultad de Qumica
Dra. Herminia Loza Tavera
Profesora Titular de Carrera
Departamento de Bioqumica
Lab 105, Edif E
5622-5280
[email protected]
-
I. INTRODUCCIN
Y BASES
CELULARES DE
LA HERENCIA
El alumno... Conoci-miento
Compren-
sin
Aplica-
cin
3. Ciclo celular. Mitosis y meiosis.
3.1. Describir las diferentes fases del ciclo
celular.
X
3.2. Comprender la mitosis y sus sub-fases X
3.3. Comprender la meiosis y sus subfases. X
3.4. Distinguir el proceso de mitosis del de
meiosis y conocer el tipo de clulas en el que
se lleva a cabo la meiosis.
X
3.5. Reconocer la importancia de la meiosis en
la segregacin de los genes y en la generacin
de variabilidad.
X
3.6. Comprender la importancia de la
recombinacin como mecanismo evolutivo y de
generacin de diversidad.
X
3.7. Comparar los procesos de ovognesis y
espermatognesis en mamferos y vegetales.
X
Objetivos del tema
PRIMER EXAMEN: Tema I.
-
Ciclo celular
Durante el Ciclo celular se controla la replicacin del DNA y la
divisin de la clula para repartir el mismo DNA a cada una
de las clulas hijas
-
Ciclo celular
-
En organismos unicelulares, el avance en el ciclo celular
depende fuertemente del ambiente
-
La frecuencia de divisin y/o crecimiento depende del tipo
celular
La mayor parte de las clulas diferenciadas de los organismos
pluricelulares permanecen en G0 indefinidamente.
Las neuronas nunca vuelven a entrar en G1
Las clulas cancerosas son incapaces de entrar en G0 y se dividen
de manera continua
Las clulas embrionarias se dividen cada treinta minutos
Clulas embrionarias
-
Mitosis Divisin celular que ocurre en clulas
somticas de organismos eucarinticos y genera dos clulas idnticas
con el mismo nmero de cromosomas que la clula progenitora.
-
Conceptos
Cromosoma. La molcula de DNA formando un complejo con RNA y
protenas. Contiene a los genes ordenados en forma lineal.
Cromtida. En mitosis o meiosis, una de las dos subunidades
idnticas unidas por el centrmero y que resultan de la replicacin
del cromosoma. Las cromtidas hermanas corresponden a un cromosoma
duplicado.
Ploida. Se refiere al nmero de juegos (sets) de cromosomas o
mltiplos. La mayor parte de las clulas en un humano son diploides
(2n); tienen dos juegos de cromosomas (2 x 23 = 46).
Los gametos (espermatozoides y vulos) son clulas haploides pues
tienen solamente un juego de cromosomas (n). En humanos: 23
Clulas eucariticas
Somticas: forman parte de la mayor parte de los tejidos. Son
generalmente diploides.
Germinales: se producen en las gnadas. Son las clulas
reproductivas (vulos y espermatozoides)
-
Dado que el DNA es la molcula que almacena la informacin
gentica, ste debe ser replicado de una manera fidedigna
En la mitosis slo se lleva a cabo la distribucin equitativa de
los cromosomas en las dos clulas hijas. En ellas hay copias exactas
del mismo material gentico.
Clula diploide 2n
Clula diploide 2n
Clula diploide 2n
Mitosis
La replicacin del DNA ocurre durante la fase S.
-
I. Profase: En el ncleo, la cromatina se condensa. Se observan
los cromosomas que se han duplicado y estn unidos por el centrmero
(cromtidas). Se degrada la envoltura nuclear.
En el citoplasma, los centrosomas se mueven hacia los polos de
la clula y las fibras del huso mittico empiezan a alargarse.
II. Metafase: Las fibras del huso se unen a los centrmeros del
cromosoma en unas estructuras especializadas llamadas cinetocoros.
Hay un cinetocoro en cada una de las cromtidas.
Los cromosomas migran hacia la lnea media entre los dos
centrosomas.
FASES DE LA MITOSIS
Plano de la metafase
-
III. Anafase: El centrmero se rompe y las cromtidas se mueven
hacia los polos opuestos en direccin de los respectivos
centrosomas. Ahora que estn separadas, las cromtidas se denominan
cromosomas.
IV. Telofase: Los dos juegos de cromosomas alcanzan los polos de
la clula y comienzan a desenrrollarse. Se sintetiza la envoltura
nuclear alrededor de los cromosomas para formar los ncleos. Ocurre
la divisin celular (citocinesis) y se generan dos clulas hijas
idnticas.
-
El centrosoma o centro organizador de microtbulos es una zona en
el citoplasma de la clula donde se producen los microtbulos. Cada
centrosoma contiene un par de centrolos que se componen de fibras
formadas por microtbulos.
Los microtbulos se alargan por la oligomerizacin de tubulinas
y
-
METAFASE
PROFASE
ANAFASE TELOFASE
http://www.sciencephoto.com/index.html
Mitosis en clulas epiteliales de Xenopus sp.
-
Preguntas:
Cul es el resultado de la divisin mittica?
Cmo son las clulas resultantes de esta divisin?
La divisin mittica puede ser fuente de variabilidad gentica?
-
Cmo se puede explicar una amplia diversidad gentica en una
especie?
Phaseolus vulgaris Zea mays
-
Cmo se puede explicar una amplia diversidad gentica en una
especie?
Canis familiaris
-
La diversidad gentica se genera por la reproduccin sexual, en la
que se combina la informacin de dos clulas que provienen de
individuos distintos.
Cada uno de los padres contribuye con un gameto haploide (n),
vulo o espermatozoide, que se fusionan para producir un cigoto.
El cigoto es una clula diploide (2n).
Clula diploide 2n
(antes de iniciar el material
gentico ya est duplicado)
Clula haploide n
Meiosis I
Clula haploide n
Clula haploide n
Clula haploide n
Clula haploide n (un juego completo de cromosomas pero
duplicado)
Clula haploide n (un juego completo de cromosomas pero
duplicado)
Los gametos haploides se generan por dos eventos de divisiones
celulares que comprenden la Meiosis
Meiosis II
-
Cromosomas homlogos
Una clula diploide tiene dos copias de cada cromosoma. Un juego
proviene del padre y el otro de la madre.
M
P
Los cromosomas M1 y P1 son homlogos pues contienen los mismos
genes en el mismo orden. Lo mismo M2 y P2 etc.
Gen A Gen a
M1 P1
-
Comprende dos rondas de divisiones nucleares sucesivas, con un
slo evento de replicacin del DNA, previo al inicio de la
meiosis.
Meiosis
-
La variabilidad gentica, adems de generarse por la
reproduccin sexual, se genera por la recombinacin
de cromosomas homlogas durante la meiosis
La recombinacin ocurre en la profase I
-
Leptoteno: condensacin inicial, se observan estructuras
filiformes.
Zigoteno: Los cromosomas homlogos se colocan por pares uno al
otro lado (cierre). A esta asociacin entre cromosomas homlogos se
llama sinapsis y es donde ocurre la recombinacin
(entrecruzamiento).
Cromosomas divalentes: Los dos cromosomas en sinapsis (4
cromtidas ).
Paquiteno: acortamiento y engrosamiento de los divalentes.
Diploteno: Los dos cromosomas homlogos se separan pero mantienen
zonas de contacto llamadas quiasmas. Las cromtidas hermanas
permanecen unidas por el centrmero.
Quiasma: estructura que se observa durante el
entrecruzamiento.
Diacinesis: se caracteriza por la mxima condensacin y
enrrollamiento de los cromosomas.
PROFASE I
-
Durante la meiosis ocurre entrecruzamiento y recombinacin de los
cromosomas homlogos
M1 P1
-
Recombinacin de cromosomas homlogos
Combinacin de genes en las clulas germinales antes de la
meiosis: VB vb
Combinacin de genes en los gamentos despus de la meiosis: VB Vb
vB vb
La meiosis por medio de la
recombinacin, genera
nuevas combinaciones de
genes
-
Duplicacin de cromosomas
Recombinacin de cromosomas homlogos
Alineamiento de cromosomas
Separacin de cromosomas
A diferencia de la mitosis, durante la profase I de la meiosis,
los pares de cromosomas homlogos se recombinan. Durante la anafase
estos pares se separan y se distribuyen al azar. As, los pares M y
P quedan distribuidos de manera independiente en las dos clulas
hijas despus de la primera divisin meitica.
-
En la meiosis II ocurre una divisin longitudinal de las
cromtidas y una subsecuente divisin celular. Cada clula hija
contiene un cromosoma del par cromosomal y por lo tanto son clulas
haploides.
Debido a la recombinacin, los cromosomas de las clulas hijas no
son idnticos a los de la clula original.
Meiosis II
-
Meiosis
Involucra dos divisiones celulares que resultan en clulas hijas
(gametos) con la mitad del nmero de cromosomas que las clulas
parentales.
En la meiosis ocurre intercambio de material gentico en
cromosomas homlogos a travs de la recombinacin que ocurre durante
la profase I.
La recombinacin genera nuevas combinaciones de alelos de
distintos genes en un cromosoma.
-
La meiosis tiene tres funciones
1. Reducir el nmero de cromosomas de diploide (2n) a haploide
(n).
2. Asegurarse de que las clulas haploides estn compuestas de un
set completo de cromosomas.
3. Promover diversidad gentica.
Debido a todas las posibles combinaciones en la distribucin de
los cromosomas, se pueden generar de miles a millones de
combinaciones diferentes. Esto depende del nmero de cromosomas.
Para humanos: 222 = 4,194,304 gametos distintos.
-
Diferencias entre mitosis y meiosis
http://219.221.200.61/ywwy/zbsw(E)/edetail11.htm
En la metafase de la meiosis I los cromosomas homlogos se
alinean apareados (divalentes) en el ecuador de la clula y en la
anafase I se separan a cada polo. En la metafase de mitosis en
cambio, los cromosomas homlogos no se alinean en el ecuador sino
que se localizan individualmente y en la anafase lo que se separan
son las cromtidas hermanas de cada cromosoma.
-
En mamferos, los gametos son producidos en las gnadas por
eventos meiticos que difieren en machos y hembras, tanto en tiempo,
como en resultado.
La espermatognesis inicia cuando el hombre llega a la
pubertad.
Espermatognesis: proceso de desarrollo de las clulas germinales
masculinas a partir de las clulas germinales primordiales, a travs
de los espermatogonios, espermatocitos y espermtides hasta el
haploide maduro, el espermatozoide.
-
Espermatognesis. Meiosis I.
El espermatocito primario que es diploide da origen a dos
espermatocitos secundarios que tienen un set de cromosomas
haploides duplicados.
-
Espermatognesis. Meiosis II.
Cada espermatocito se divide para forma espermtidas haploides.
Estas maduran para formar espermatozoides.
-
En humanos el feto femenino forma ovogonias las cuales se
convierten en ovocitos primarios. La meiosis en la etapa de ovocito
primario, se detiene en profase I. La ovognesis se mantiene
suspendida hasta que, a partir de la pubertad y por efectos
hormonales, se desprende un ovocito en cada ciclo menstrual, se
concluye entonces la primera divisin meitica y se inicia la
segunda. sta a su vez se interrumpe (en la metafase II) y no se
completa hasta la fecundacin si es que sta ocurre, cuando se forman
el vulo y los 3 corpsculos polares.
Ovognesis. Formacin de gametos femeninos
-
Ovognesis. Meiosis I.
El oocito primario sufre una divisin meitica, pero el citoplasma
se divide en forma asimtrica pues se forman dos clulas de tamao
distinto:
Una clula grande oocito secundario.
Una clula pequea llamada cuerpo polar.
Cuerpo polar
Oocito secundario
-
Oocito secundario
Ovognesis. Meiosis II.
Cuando el oocito se divide se forma el oocito maduro y otro
cuerpo polar.
El cuerpo polar tambin se divide generando otros dos cuerpos
polares. Sin embargo, stos ya no se desarrollan y mueren.
-
Comparacin entre ovognesis y
espermatognesis
-
Fertilizacin:
fusin de
gametos para
formar un cigoto
-
Formacin de gametos en vegetales
Las flores son los rganos reproductivos en las plantas. Una vez
que se han formado, el siguiente paso en el ciclo reproductivo es
la gametognesis.
Megagametognesis: Formacin del saco embrionario.
Microgametognesis: Formacin del polen.
-
ovario
estilo estigma
anteras
filamentos
ptalos
La mayora de las plantas tienen flores compuestas
que contienen a los rganos masculinos y
femeninos
Tambin hay especies que en el mismo individuo tienen las flores
masculinas y femeninas separadas, por ejemplo el maz.
Y en otras especies, las flores masculinas y femeninas se
encuentran en individuos distintos (ej. esprrago, espinaca).
-
Formacin del gameto femenino
Ocurre en el vulo y comienza con una divisin meitica. Tres de
los productos de la meiosis sufren muerte celular y el cuarto forma
la megaespora.
La megaespora sufre tres divisiones para producir el saco
embrionario que contiene 7 clulas:
Tres clulas antipodales
Dos clulas sinrgidas
Una clula central
Una clula huevo
-
Formacin del gameto masculino
Ocurre en la antera y comienza cuando una clula esporftica se
divide para generar una clula esporognica.
Esta clula sufre Meiosis I y II para producir un ttrada de
clulas haploides.
Estas clulas se dividen por mitosis para generar clulas
espermticas que se diferencian hacia polen.
-
Desarrollo de gametos en plantas
-
Fertilizacin y desarrollo embrionario en plantas Doble
fertilizacin
gopher://wiscinfo.wisc.edu:2070/I9/.image/.bot/.130/Angiosperm/Lilium/Gynoecium/L._ovary_x.s.
-
Schematic sketch of seed development in the model plant
Arabidopsis
Sundaresan V PNAS 2005;102:17887-17888
2005 by National Academy of Sciences
