Cuáles son las funciones que el DNA, como material genético debe de cumplir?

Funciones del ADN: 1) Replicación

2) Expresión del ADN

Dogma Central de la Biología Molecular

Mutación:

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS CROMOSOMAS (teoría cromosómica de la herencia)

•  Cromosomas son estructuras que contienen el material genético. Los genes se encuentran en los cromosomas.

•  Bioquímicamente están compuestos por DNA y proteínas –  En eucariontes el complejo DNA-proteína se

denomina cromatina

Cromosomas homólogos

cromátidas

Los cromosomas eucariontes son heredados en conjunto

•  La mayoría de las especies eucariontes son diploides – Tienen dos juegos de cromosomas

•  Ejemplos – Humanos

•  46 cromosomas totales (23 por juego)

– Perros •  78 cromosomas totales (39 por juego)

– Mosca de la fruta •  8 cromosomas totales (4 por juego)

•  Diferencias celulares entre dos tipos de células – 1. Procariontes

•  Bacteria y archaea – 2. Eucariontes

•  Protistas, hongos, plantas y animales

DIVISIÓN CELULAR

Ejemplo de una bacteria típica como Escherichia coli,

Outermembrane Cell wall Nucleoid

(where bacterialchromosome isfound)

Ribosomesin cytoplasm Flagellum

Plasmamembrane(also knownas innermembrane)

1 µ

m

Procariontes

Ciclo celular eucarontes

Mitosis: proceso celular que consiste en la formación de dos células a partir de una de ellas conservando el mismo número de cromosomas.

•  Cromosomas dispersos •  Los cromosomas ya se

replicaron •  En centrosoma, el punto

de origen del huso mitótico.

Nuclearmembrane

Chromosomes Nucleolus

Two centrosomes,each with centriole pairs

INTERFASE

Núcleo en Interfase

•  La membrana nuclear se disocia

•  Las cromátidas se condensan

•  Los centrosomas se comienzan a separar

•  El aparato que dará origen al huso mitótico se forma – Compuesto de

microtúbulos PROFASE

Se encuentran en células animales. Estos organelos están localizados cerca del núcleo en el centrosoma. Es una masa granular que sirve como organizador central de microtúbulos. Cada centriolo está formado de 9 cúmulos de microtúbulos, arreglados en anillos.

Centrosomas (centros de organización de microtúbulos)

Centriolos

Astermicrotubules

Kinetochore

Kinetochoremicrotubules

Sisterchromatids

Metaphaseplate

Función del huso mitótico

El cinetocoro es un disco localizado en la parte externa de los cromosomas, en los centrómeros, compuesto por unas proteínas donde anclan los microtúbulos del huso mitótico, durante los procesos de división celular (meiosis y mitosis). El cinetocoro es una estructura proteica que permite que cada cromátida se mueva por separado y se distribuya adecuadamente a los nuevos núcleos.

•  Los centrosomas se mueven a los polos opuestos

•  Los microtúbulos interaccionan con las cromátidas hermanas

•  Los microtúbulos que van al cinetocoro crecen desde los dos polos

•  Los cinetocoros de las cromátidas hermanas se fijan a los microtúbulos PROMETAFASE

•  Las cromátidas hermanas se alinean en la placa metafásica

Polarmicrotubule

Kinetochoreproteins attachedto centromere

Kinetochoremicrotubule

Metaphaseplate

METAFASE

•  La conexión que une a las cromátidas hermanas se rompe.

•  Cada cromátida, ahora se comporta como un cromosoma individual, se dirige a un polo.

•  Conforme procede la anafase el microtúbulo que une al cinetocoro se acorta ANAFASE

•  Los cromosomas llegan a sus respectivos polos y se descondensan

•  La membrana nuclear se forma nuevamente

•  Se produce la citocinesis

TELOFASE Y CITOCINESIS

Importancia genética de la mitosis

• Mantener la cantidad de material genético constante de generación en generación

• Producir dos células hijas idénticas

• Distribuir equitativamente el material genético.

¿Qué células llevan a cabo la mitosis?

REPRODUCCIÓN SEXUAL

– Los padres forman gametos con la mitad del material genético

•  Los gametos se fusionan durante la fertilización para generar un nuevo organismo

•  Este proceso es llamado gametogenesis

No hay duplicación ni interfase

Para la formación de los gametos se necesita de un proceso de división llamado meiosis.

Profase I Profase II

Metafase I Metafase II

Anafase I Anafase II

Telofase I Telofase II

La meiosis comprende dos rondas de divisiones nucleares sucesivas, con un solo evento de replicación del ADN.

LEPTOTENE ZYGOTENE

Nuclearmembrane

Nuclear membranefragmenting

Chiasma

PACHYTENE DIPLOTENE DIAKINESIS

Replicated chromosomescondense.

Synapsis begins. A bivalent has formed andcrossing over has occurred.

Synaptonemal complexdissociates.

Synaptonemalcomplex forming

End of prophase I

Bivalentforming

PROFASE DE LA MEIOSIS I

tetrad

Unión del DNA cromosómico de cromátidas

hermanas.

Genera la unión entre los elementos

laterales.

El complejo sinaptonémico •  Formado entre dos cromosomas homólogos

Complejo sinaptonémico

Lateral element

Central element

Chromatid

Transverse filament

Recombinación entre cromátidas hermanas

MEIOSIS I

Mitotic spindle Bivalent

Nuclearmembranefragmenting

Sisterchromatids

Synapsis ofhomologouschromatids andcrossing over

Centrosomes with centrioles

PROMETAPHASE LATE PROPHASE EARLY PROPHASE

El aparato del huso mitótico completa la unión de las cromátidas a través de los microtúbulos

•  Los bivalentes son organizados a lo largo de la placa metafásica durante la mitosis I

•  Los pares de cromátidas hermanas se alinean en doble fila

n  El arreglo es al azar (azul y rojo)

Metaphaseplate

Kinetochore

TELOPHASE AND CYTOKINESIS ANAPHASE METAPHASE

Metaphaseplate

Cleavagefurrow

Los cromosomas homólogos se separan. Pero la conexión que sostiene a las cromátidas hermanas no se rompe.

Las cromátidas hermanas alcanzan sus respectivos polos y se descondensan. La envoltura nuclear se forma para producir dos núcleos separados.

Four haploid daughter cells

PROPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS ANAPHASE METAPHASE PROMETAPHASE

Meiosis II

Células haploides

•  Meiosis I es seguida por citocinesis y meiosis II

•  Los eventos que ocurren en la meiosis II son similares a los de la mitosis.

•  Sin embargo el punto de inicio es diferente: para un organismo diploide con 6 cromosomas.

•  La Mitosis comienza con 12 cromátidas unidas como 6 pares de cromátidas hermanas.

•  La Meiosis II comienza con 6 cromátidas unidas como tres pares de cromátidas hermanas.

Cuestionario

1) Se trata de una célula en mitosis o meiosis? En qué etapa se encuentra?

2)  En qué etapa se encuentran las distintas células?

3) Qué efecto biológico puede ocasionar la recombinación meiótica? 4) Qué células llevan a cabo mitosis y cuáles meiosis? 5) Qué implicaciones genéticas tiene una una mala mitosis y una mala meiosis?

A B C

Cada par de cromosomas se separa de manera independiente Existe un número 2n de combi- naciones que la meiosis puede producir. Para el caso de huma- nos es más de 8 millones de diferentes combinaciones.

El proceso de recombinación puede crear un número muy grande de combinaciones de genes

Esto origina que no existan dos células con la misma información como producto de la meiosis.

Significado genético de la meiosis 1.- Generar células haploides con la mitad del número cromosómico original de las células diploides. Debido a que tiene dos ciclos de división, pero sólo uno de replicación. A través de un ciclo de meiosis y de fecundación el número de cromosomas se mantiene en organismos que se reproducen sexualmente.

2.- En metafase I cada cromosoma de los padres tienen la misma oportunidad de alinearse en uno u otro lado de la placa ecuatorial metafásica. Por lo que cada núcleo generado por meiosis tendrá diferente combinación de cromosomas maternos y paternos. En Drosophila que tiene 4 cromosomas (en condición haploide) el número de posible rearreglos es de 16 (tomando la fórmula general 2n).

3.- El entrecruzamiento (recombinación genética) entre cromátidas maternas y paternas genera más variación en la combinaciones finales

•  Para AaBb: # gametos = 22 = 4 AB Ab aB Ab

•  Para AaBbCc: # gametos = 23 = 8

ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC abc

Comparación entre mitosis y meiosis

a) Considera dos pares de cromosomas, uno largo y otro corto. Dibuja todas las posibles combinaciones que puede ocurrir durante la metafase de la meiosis I. b) Asume que un gen con dos alelos está presente en los cromosomas largos (A,a) y que otro gen con dos alelos está presente en los cromosomas cortos (B,b). Calcula la probabilidad de generar las siguientes combinaciones: AB, Ab, aB, ab.

Espermatogénesis

La espermatogénesis es el mecanismo encargado de la producción de espermatozoides. Este proceso se desarrolla en los testículos. La espermatogénesis se extiende desde la adolescencia y durante toda la vida.

Mitosis

Meiosis I

Meiosis II

Espermiogénesis

Ovogénesis

En los seres humanos el feto femenino empieza a formar ovogonias, pero se detiene el proceso de meiosis en la etapa de ovocito primario, específicamente en profase I, conocido como período de diploteno. Este período se mantiene suspendido hasta que, a partir de la pubertad y por efectos hormonales, se desprende un ovocito en cada ciclo menstrual, se concluye entonces la primera división meiótica y se inicia la segunda. Ésta a su vez se interrumpe, y no se completa hasta la fecundación, si es que ésta ocurre.

Mitosis

Meiosis I

Meiosis II

Comparación entre la ovogénesis y la espermatogénesis