Reproducción celular

Marta Gutiérrez del Campo

El ciclo celular

La vida de una célula consta de dos etapas diferentes: interfase y divisiónEl conjunto de ambas componen el ciclo celular.

CONCEPTO

El ciclo celularPERIODOS

La interfase se puede subdividir para su estudio en tres periodos: G1, S y G2.

1. El periodo G1 sigue a la mitosis anterior y corresponde a la fase de desarrollo de la célula.

2. El periodo S es el de síntesis de ADN. 3. El periodo G2 es el que antecede a la mitosis. En este periodo los

cromosomas están ya duplicados: dos cromátidas con uniones a nivel del centrómero.

División celularDURACIÓN.

La duración de los periodos G1, S, G2 y de la mitosis (M) depende del tipo de célula que se trate.

Un caso típico de duración de un ciclo celular es el de los cultivos de células HeLa en las que un ciclo celular dura 20 horas y cada fase tiene la siguiente duración:

G1..... 8 horasS ..... 6 horasG2..... 5 horasM...... 1 hora

División del núcleoMITOSIS

Aunque la mitosis es un proceso continuo se acostumbra a dividirlo, para su estudio y reconocimiento, en cuatro fases distintas llamadas: profase, metafase, anafase y telofase.

División del núcleoMITOSIS - FASES

PROFASE:

Comienza con la conversión de la CROMATINA en CROMOSOMAS (1), seguiremos teniendo lo mismo, pero de forma diferente: las dos cadenas que son completamente idénticas (ya que una se ha formado por replicación de la otra) se espiralizan juntas originando las cromátidas del cromosoma.Se duplican los centriolos (2).La membrana nuclear desaparece (3).Cuando ya ha desaparecido la membrana nuclear, los centriolos migran hacia los polos (extremos) de la célula (4), apareciendo entre los dos pares de centriolos una serie de fibras de proteína dispuestas de polo a polo que reciben el nombre en conjunto de HUSO ACROMÁTICO (5).Los cromosomas ya formados se mueven y se unen a una fibra del huso por su centrómero (un sólo cromosoma por fibra) (6), de manera que las cromátidas miran hacia los polos de la célula.Cuando se han unido se van moviendo hasta situarse en el centro de la célula. En la célula vegetal no existen centriolos y a veces no se ve el huso acromático.

División del núcleoMITOSIS - FASES

METAFASE:

Es una fase breve en la que todos los cromosomas se encuentran situados en el ecuador (parte media) de la célula, formando una figura muy característica llamada PLACA ECUATORIAL (1). Tras colocarse aquí comienza la siguiente fase.

Esta es la fase más adecuada para la observación de los cromosomas. Para ello se rompe la célula, por ejemplo: mediante choque osmótico, si ello es posible, y los cromosomas se tiñen, se aplasta para que se extiendan y a continuación se fotografían.

División del núcleoMITOSIS - FASES

ANAFASE:

Las cromátidas se separan y se desplazan hacia los centriolos, al tiempo que van desapareciendo las fibras del huso.

El movimiento parece ser que se produce por un desensamblaje de los microtúbulos. Al desplazarse cada cromátida, sus brazos se retrasan formando estructuras en V con los vértices dirigidos hacia los polos.

En este momento ya se ha repartido el material hereditario (las cadenas de ADN) de forma idéntica en dos partes.

División del núcleoMITOSIS - FASES

TELOFASE:

Es como una profase al revés, los cromosomas se desespiralizan y se transforman en cromatina (2); aparece la membrana nuclear (1), quedando una célula con dos núcleos.

Poco a poco los cromosomas van descondensándose y se desfiguran adquiriendo el núcleo un aspecto cada vez más interfásico, los nucleolos comienzan a reaparecer.

Aquí concluye la mitosis.

División del núcleoMITOSIS

1. A nivel genético representa un sistema de reparto equitativo e idéntico de la información genética. Ambas células hijas tendrán la misma información genética, que es la misma que poseía la célula madre.

2. A nivel celular la mitosis permite la perpetuación de una estirpe celular y la formación de colonias de células (clones celulares).

3. A nivel orgánico la mitosis permite el crecimiento y desarrollo de los tejidos y de los órganos de los seres pluricelulares y la reparación y regeneración de los mismos. De esta manera, todas las células de un organismo pluricelular, a excepción de las células sexuales, dispondrán de idéntica información genética.

4. Como conclusión esta relacionado con la reproducción asexual.

División del citoplasmaCÉLULA ANIMAL

 

No es una fase de la mitosis. Es la división del citoplasma en dos partes, con la repartición aproximada de los orgánulos celulares. En las células animales se hace por estrangulación, desde fuera hacia adentro, y en las vegetales se hace por crecimiento de la pared celular desde dentro hacia afuera. El resultado final es que la célula madre se ha transformado en dos células hijas idénticas genéticamente.

División del citoplasmaCÉLULA VEGETAL

 

Aparece un sistema de fibras formado por microtúbulos en forma de barril: el fragmoplasto. En su plano ecuatorial se depositan pequeñas vesículas que provienen de los dictiosomas del aparato de Golgi. Estas vesículas contienen sustancias pécticas que formarán la lámina media. Todo ello crece de dentro a fuera. La división no es completa entre ambas células hijas, manteniéndose algunos poros de comunicación: los plasmodesmos, al quedar capturados entre las vesículas elementos del retículo.

División del núcleoMEIOSIS

Es un mecanismo de división celular que permite la obtención a partir de células diploides (2n) de células haploides (n) con diferentes combinaciones de genes.La meiosis es en realidad una doble división (de las cuales la segunda es como una mitosis normal) que se da exclusivamente en células diploides. El proceso comienza igual que la mitosis, es decir, con una replicación previa de todas las cadenas de ADN al final de la interfase, de manera que al comenzar la división tenemos doble número de cadenas; tras la duplicación comienza la meiosis.

División del núcleoMEIOSIS – DIVISIÓN I

PROFASE I:

Es similar a la de mitosis en cuanto a que es una fase de preparación:

- desaparece la membrana nuclear (3)- se espiralizan las cadenas de ADN, apareciendo los cromosomas (1)- se duplican los centriolos (2) y migran a los polos (4)- se forma el huso acromático (6)- cada par de cromosomas se une a una fibra del huso (5) 

Dada su duración y complejidad se subdivide en cinco etapas: leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis.

1. Leptoteno: Los cromosomas aparecen como largos filamentos que de trecho en trecho presentan unos gránulos: los cromómeros.

División del núcleoMEIOSIS – DIVISIÓN I

PROFASE I:

2. Zigoteno: En esta etapa los cromosomas homólogos se aparean punto por punto en toda su longitud: sinapsis. Producto de la sinapsis, se forma una estructura observable solo con el microscopio electrónico, llamada complejo sinaptonémico.

3. Paquiteno: Los pares de cromosomas homólogos aparecen íntimamente unidos: bivalentes. Se puede ya observar que cada cromosoma tiene sus dos cromátidas. Mientras están estrechamente unidos tienen lugar roturas entre cromátidas próximas de cromosomas homólogos que intercambian material cromosómico. Este intercambio se llama entrecruzamiento o sobrecruzamiento (crossing-over) y supone una redistribución cromosómica del material genético

División del núcleoMEIOSIS – DIVISIÓN I

PROFASE I:

4. Diploteno: Los bivalentes inician su separación, aunque se mantienen unidos por los puntos donde tuvo lugar el sobrecruzamiento, estas uniones reciben ahora el nombre de quiasmas y permiten ver los puntos en los que hubo sobrecruzamientos.

5. Diacinesis: Las cromátidas aparecen muy condensadas preparándose para la metafase. La separación entre bivalentes persiste y permanecen los quiasmas.

División del núcleoMEIOSIS – DIVISIÓN I

PROFASE I:

Una vez realizada la recombinación en todos los cromosomas cada par de homólogos se une a una fibra del huso (5), es decir, se colocan dos cromosomas por cada fibra del huso acromático, en lugar de un cromosoma por fibra como sucedía en la mitosis; luego los pares se desplazan para colocarse en el centro de la célula.

Los pares de cromosomas homólogos se sitúan en la parte media de la célula formando la placa ecuatorial (1).

División del núcleoMEIOSIS – DIVISIÓN I

METAFASE I:

Los bivalentes se disponen sobre el ecuador del huso, pero lo hacen de tal forma que los dos cinetocoros que tiene cada homólogo se orientan hacia el mismo polo.

Se produce la separación y migración de los cromosomas homólogos, por lo que a diferencia de lo que sucedía en la mitosis, los que se desplazan son cromosomas enteros en lugar de cromátidas. Al final de la anafase I tenemos dos juegos de cromosomas separados en los polos opuestos de la célula, uno de cada par, por lo que es en esta fase cuando se reduce a la mitad el número de cromosomas.

División del núcleoMEIOSIS – DIVISIÓN I

ANAFASE I:

La distribución al azar de los cromosomas es una de las fuentes de variabilidad.

Como en la telofase normal, se puede regenerar nuevamente el núcleo (1), iniciándose inmediatamente la División II."

División del núcleoMEIOSIS – DIVISIÓN I

TELOFASE I:

Dos células hijas cuyos núcleos tienen cada uno n cromosomas con dos cromátidas.

Citocinesis I: La célula binucleada divide su citoplasma en dos, quedando dos células hijas que van a entrar en la segunda división meiótica.

Es como una mitosis normal que se da simultáneamente en las dos células hijas; en profase II se unen cromosomas individuales a las fibras del huso y en anafase II se separan cromátidas; al final de la citocinesis II tendremos cuatro células hijas que tendrán cada una la mitad de las cadenas de ADN que tenían en la interfase; serán por tanto células haploides cuya función será la de intervenir en la fecundación, es decir, serán gametos. En las células vegetales la meiosis es similar pero con las mismas diferencias que en la mitosis normal.

División del núcleoMEIOSIS – DIVISIÓN II

Las dos células anteriores separan en la anafase II las cromátidas de sus n cromosomas. Surgen así 4 células con n cromátidas cada una.

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División del núcleoMEIOSIS

1. A nivel genético El sobrecruzamiento da lugar a nuevas combinaciones de genes en los cromosomas, es responsable de la recombinación genética. Por otra parte, cada una de las cuatro células finales dispone de un conjunto de n cromátidas que no es idéntico al de las otras. Tanto el sobrecruzamiento como el reparto de las cromátidas dependen del azar y dan lugar a que cada una de las cuatro células resultantes tenga una colección de genes diferentes. Estas colecciones de genes se verán más adelante sometidas a las presiones de la selección natural de tal forma que solamente sobrevivirán las mejores. A nivel genético, la meiosis es una de las fuentes de variabilidad de la información.

2. A nivel celular La meiosis da lugar a la reducción cromosómica. Las células diploides se convierten en haploides.

3. A nivel orgánico Las células haploides resultantes de la meiosis se van a convertir en las células sexuales reproductoras: los gametos o en células asexuales reproductoras: las esporas. La meiosis es un mecanismo directamente implicado en la formación de gametos y esporas. En muchos organismos los gametos llevan cromosomas sexuales diferentes y son los responsables de la determinación del sexo, en estos casos la meiosis está implicada en los procesos de diferenciación sexual.

4. Como conclusión esta relacionado con la reproducción sexual.

División del núcleoDIFERENCIAS ENTRE MITOSIS & MEIOSIS

La reproducción

El ciclocelular

G1 S G2 M

Interfase Divisióncelular

Asexual

Sexual Variabilidaddescendencia

Evolución de la especie

Somáticas Reproductoras

Mitosis Meiosis

Cariocinesis Citocinesis

Ciclosbiológicos

Haplonte

Diplonte

DiplohaplonteAlternancia degeneraciones

Gametofito

Esporofito

Estrangulación Tabicación

Animales Vegetales

Célulasreproductoras

Meiosporas Gametos

Haploides(n)

Gónadas

Espermatozoides Óvulos

Gametangios

Masculinos Femeninos

Anterozoides Oosfera

Recombinacióngénica

Divionesmeióticas

Diploides(2n)

comprende las fases

comprenden la

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