La célula eucariota:La célula eucariota: el núcleo celular el núcleo celular

El núcleo CelularEl núcleo Celular

Centro de control celular y encierra la información Centro de control celular y encierra la información genética, características: morfológicas, fisiológicas y genética, características: morfológicas, fisiológicas y bioquímicasbioquímicas

Estructura que se encuentra presente solamente en las Estructura que se encuentra presente solamente en las células eucariotascélulas eucariotas

Se localizan los diferentes tipos de ácidos nucleicos. Se localizan los diferentes tipos de ácidos nucleicos. (ADN y ARN)(ADN y ARN)

Es el orgánulo más importante en eucariotasEs el orgánulo más importante en eucariotas Sintetiza proteínas a través del ARNmSintetiza proteínas a través del ARNm Existe una interdependencia estrecha entre núcleo-Existe una interdependencia estrecha entre núcleo-

citoplasma. Se presenta en dos estadios diferentes que citoplasma. Se presenta en dos estadios diferentes que depende de la fase del ciclo celular: interfásico y divisióndepende de la fase del ciclo celular: interfásico y división

Núcleo celularNúcleo celular

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Características núcleo celularCaracterísticas núcleo celular FORMA La forma del núcleo puede ser regular o irregular, La forma del núcleo puede ser regular o irregular, Generalmente esféricoGeneralmente esférico RegularRegular: esférica, ovoide, cúbica, etc. Coincidiendo con la forma de la : esférica, ovoide, cúbica, etc. Coincidiendo con la forma de la

célula. célula. IrregularIrregular: : arriñonados arriñonados como en los glóbulos blancos polimorfonucleares.como en los glóbulos blancos polimorfonucleares.TAMAÑOTAMAÑO

Su tamaño es variable en relación con la célula.Su tamaño es variable en relación con la célula. Aumenta cuando la célula entra en división debido a la duplicación Aumenta cuando la célula entra en división debido a la duplicación

del material genético.del material genético.POSICIONPOSICION Cada célula tiene el núcleo en una posición característica en casi todas Cada célula tiene el núcleo en una posición característica en casi todas

las células animales es céntrico, en algunas como las adiposas y las de las células animales es céntrico, en algunas como las adiposas y las de las fibras musculares estriadas esqueléticas es excéntrico, en las las fibras musculares estriadas esqueléticas es excéntrico, en las epiteliales se ubica en la zona basal.epiteliales se ubica en la zona basal.

NUMERONUMERO La mayoría de las células son mononucleadas pero las hay binucleadas La mayoría de las células son mononucleadas pero las hay binucleadas

(células Cartilaginosas, células Hepáticas) multinucleadas (fibra (células Cartilaginosas, células Hepáticas) multinucleadas (fibra muscular estriadamuscular estriada))

  

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Por fusión de varias células uninucleadas

(célula muscular estriada)

Por división repetida del núcleo sin división del

citoplasma

Formas, tamaños y numero de núcleos

Células epiteliales ,vesícula biliar con losnúcleos redondeados

Monocito de sangre con núcleo arriñonado. Células del meristemo -raíz de

cebolla con núcleos esféricos

Núcleos de algunas célulasNúcleos de algunas células

Célula muscularCélula muscular Neutrófilo (globulo blanco)Neutrófilo (globulo blanco)

Núcleo InterfásicoNúcleo InterfásicoEn los períodos no divisionales, el núcleo no presenta en En los períodos no divisionales, el núcleo no presenta en general cromosomas visibles y por eso se lo denomina general cromosomas visibles y por eso se lo denomina núcleo interfásiconúcleo interfásico..Entre las funciones que realiza el núcleo interfásico se Entre las funciones que realiza el núcleo interfásico se encuentran:encuentran:

Almacenar los genes en los cromosomas.Almacenar los genes en los cromosomas. Organizar los genes en los cromosomas y permitir la división Organizar los genes en los cromosomas y permitir la división

celular.celular. Transporte de los factores regulatorios y los productos de los Transporte de los factores regulatorios y los productos de los

genes vía los poros nucleares.genes vía los poros nucleares. Producir mensajes (ARN mensajero) que codifican para las Producir mensajes (ARN mensajero) que codifican para las

proteínas. Producir ribosomas en el nucléolo.proteínas. Producir ribosomas en el nucléolo. Organizar el desenrollamiento del ADN para replicar genes Organizar el desenrollamiento del ADN para replicar genes

claves.claves.

• Se pueden distinguir dos aspectos distintos, el núcleo interfásico y el núcleo mitótico, en el que se pueden distinguir los cromosomas.

• El tamaño del núcleo varía bastante, pero suele estar comprendido entre 5 y 15 m.

• En cuanto a su forma, la más frecuente es la esférica, pero existen muchos casos de núcleos elipsoidales, arriñonados o lobulados.

• Para cada tipo de células, la relación entre el volumen nuclear y el volumen citoplasmático es constante. Esta relación se denomina relación nucleocitoplasmática.

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ESTRUCTURA DEL NÚCLEO

El núcleo

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Componentes del Núcleo celularComponentes del Núcleo celular

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Envoltura nuclear

Poros

Cromatina

Nucléolo

Nucleoplasma

Lámina nuclear

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ENVOLTURA NUCLEAR (CARIOTECA)ENVOLTURA NUCLEAR (CARIOTECA)

La cubierta nuclear tiene dos membranas, cada una con La cubierta nuclear tiene dos membranas, cada una con la típica “unidad de membrana” (bicapa lipídica). la típica “unidad de membrana” (bicapa lipídica).

Las dos membranas se unen o conectan en los sitios del Las dos membranas se unen o conectan en los sitios del Poro NuclearPoro Nuclear. .

Protege y aísla el material genéticoProtege y aísla el material genético

Existe una conexión entre el lumen del RER y el espacio Existe una conexión entre el lumen del RER y el espacio perinuclearperinuclear

La envoltura nuclear son dos membranas, la externa y la interna, ambas de 70-90Å de grosor, con un espacio perinuclear o intermembranoso en medio de 200 a 300 Å.

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Membrana externa: Presenta ribosomas en la cara citoplasmática. Se continúa con la del retículo endoplasmico.

Membrana interna: Está asociada en la cara interna a la lámina nuclear.

Espacio perinuclear: Tiene continuidad con el espacio reticular

Membrana nuclear y porosMembrana nuclear y poros

Las funciones de la envoltura son:

1. Separa el núcleo del citoplasma impidiendo que enzimas citoplasmáticas actúen en el núcleo.

2. Regular el intercambio de sustancias a través de los poros.

3. Formar los cromosomas a partir de la cromatina al inicio de la división celular. Gracias a los puntos de unión de la lámina nuclear con las fibras de ADN.

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• La envoltura nuclear separa el contenido nuclear del citoplasma.

• Las dos membranas de la envoltura se interrumpen en algunos puntos formando poros nucleares, que comunican el interior del núcleo con el citoplasma celular.

• Los poros tienen un diámetro de 800 Å. y la superficie ocupada por ellos respecto a la superficie total del núcleo es un 10

• En general, cuanto más activa es una célula, mayor es el número de poros que posee su núcleo.

2020

POROS NUCLEARES

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• Está compuesto de más de 100 proteínas diferentes, ordenadas con una simetría octogonal. Un poro nuclear comprende las siguientes estructuras:

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COMPLEJO DEL PORO NUCLEAR

1. Material anular: 8 partículas esféricas de 200 Å de diámetro (ribonucleoproteinas) dispuestas sobre cada cara del poro.

2. Diafragma: sustancia densa y amorfa inserta en el contorno del poro y se dirige al centro, disminuyendo la luz del poro y dejando un paso de 100 Å

3. Gránulo central: corpúsculo de 250 Å de diámetro que ocupa el centro del poro (se han identificado con ribosomas recién formados o sustancias que están atravesando el poro).

4. Material fibrilar: Son fibrillas que unen los gránulos del anillo con el gránulo central. Se han descrito a ambos lados del poro

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LÁMINA NUCLEAR

Está formada por tres capas de proteínas fibrilares unidas a la membrana nuclear interna (del tipo de los filamentos intermedios) y funcionan como esqueleto del núcleo.

• Interviene en la desorganización y reorganización de las membranas nucleares al comienzo y al fin de la división celular.

• Es un punto de unión de las fibras de cromatina.• Ancla al núcleo al citoesqueleto celular, lo que le permite mantener una

posición determinada en la célula.

Sus principales funciones son:

(también llamada corteza nuclear o lámina fibrosa).

Nucleoplasma También llamado carioplasma o cariolinfa. Se trata del

medio interno que llena el núcleo, semejante al citosol o hialoplasma, pero más viscoso. bañando a sus hialoplasma, pero más viscoso. bañando a sus componentes. componentes.

se encuentran los cromosomas y nucléolos, También se encuentran los cromosomas y nucléolos, También se pueden encontrar gránulos de glucógeno, gotas se pueden encontrar gránulos de glucógeno, gotas lipídicas y una amplia gama de fibras proteicas. lipídicas y una amplia gama de fibras proteicas. Inmerrso enla cromatina.Inmerrso enla cromatina.

Al igual que en el citoplasma, por la cariolinfa circulan Al igual que en el citoplasma, por la cariolinfa circulan iones diversos, moléculas pequeñas, macromoléculas, iones diversos, moléculas pequeñas, macromoléculas, etcetc

NucleoloNucleolo

Nucleolo Una o más, esferoidales, que Una o más, esferoidales, que

constituyen masas compactas constituyen masas compactas de acido nucleico (ARN) de acido nucleico (ARN) relacionadas con la síntesis relacionadas con la síntesis de las principales piezas de de las principales piezas de los ribosomas y con su los ribosomas y con su ensamblaje parcial. ensamblaje parcial.

Estas piezas están formadas Estas piezas están formadas por ARN y proteínas básicas. por ARN y proteínas básicas. Se distinguen dos porciones Se distinguen dos porciones del nucléolo, la región del nucléolo, la región granular, formada por granular, formada por gránulos de ARN, y la región gránulos de ARN, y la región fibrilar formada por filamentos fibrilar formada por filamentos de ARN. de ARN.

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• se observan dos componentes en la mayoría de los nucléolos:

región granular, formada por unos gránulos de 15-20 nm de diámetro, en la parte periférica del nucléolo. Está formada por ARNr asociado a proteínas y corresponde a subnindades ribosomales en maduración.

región fibrilar, compuesta por delgadas fibras de 5-10 nm de diámetro, con una posición central en el nucléolo y formada por ARNn asociado a proteínas.

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Proteínas: El componente mayoritario son proteínas, que constituyen prácticamente el resto del nucléolo

ADN: Siempre se encuentra entre un 1-3% de DNA, que corresponde al centro fibrilar y a la heterocromatina asociada al nucléolo.

ARN: muy variable y depende del tipo celular y del estado funcional. Se estima como valor medio un 10%, aunque puede alcanzar el 30%.

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FUNCIONES DEL NUCLEOLO

•El nucléolo contiene el aparato enzimático encargado de sintetizar los diferentes tipos de ARNr.

•Su función es formar y almacenar ARNr con destino a la organización de los ribosomas.

•Son también indispensables para el desarrollo normal de la mitosis. Durante la división del núcleo desaparece y cuando los cromosomas se vuelven a desespiralizar, se forma de nuevo a partir de ellos, en concreto a partir de unos genes que contienen información para la síntesis del ARNn. Son las llamadas Regiones Organizadoras Nucleolares de los cromosomas (NOR)

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Nucleolos bajo microscopio Nucleolos bajo microscopio electrónicoelectrónico

CromatinaCromatina

El ADN del núcleo está asociado a proteínas de dos clases, las histonas y las proteínas no histónicas. El complejo de ambos tipos de proteínas con el ADN es conocido como cromatina.

Características.

•La cromatina recibe este nombre por su capacidad de teñirse con colorantes básicos. •Al M.E. se observa una masa amorfa, pero es una de las estructuras celulares dotadas de mayor complejidad en su organización. •Las fibras de cromatina constan de diferentes niveles de organización y condensación.•Estos niveles de organización permiten empaquetar grandes cantidades de ADN, asociado a las histonas, en el reducido volumen nuclear.

Es la forma que toma el material hereditario o Es la forma que toma el material hereditario o ADN durante la interfase del ciclo celular. ADN durante la interfase del ciclo celular.

Consiste en ADN asociado a proteínas Consiste en ADN asociado a proteínas especificas básicas denominadas especificas básicas denominadas histonashistonas, y , y proteínas mas acidas llamadas proteínas mas acidas llamadas no histonas.no histonas.

Las histonas favorecen la condensación del Las histonas favorecen la condensación del material genético para poder organizarse y material genético para poder organizarse y formar los cromosomasformar los cromosomas cuando la célula esta cuando la célula esta dividiéndose.dividiéndose.

Tipos de CromatinaTipos de Cromatina

HeterocromatinaHeterocromatina: estado condensado, se : estado condensado, se ubica por debajo de la carioteca, no es ubica por debajo de la carioteca, no es transcripcionalmente activatranscripcionalmente activa

EucromatinaEucromatina: es una forma ligeramente : es una forma ligeramente compactada, con una gran concentración compactada, con una gran concentración de genes y a menudo se encuentra en de genes y a menudo se encuentra en transcripción activa. (ADN transcripción activa. (ADN ARNm)ARNm)

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1. Eucromatina: cromatina poco condensada (se transcribe el ADN). La eucromatina, junto con el nucléolo, son las zonas donde los genes se están transcribiendo.

2. Heterocromatina: Cromatina con alto grado de empaquetamiento con el fin de que el ADN que contiene no se transcriba (telómeros y centrómeros) y permanezca funcionalmente inactivo. Existen dos clases de heterocromatina:

a. Constitutivab. Facultativa.

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La heterocromatina constitutiva

Es el conjunto de zonas que se encuentran condensadas en todas las células y, por tanto, su ADN no se transcribe nunca en ninguna de ellas. Existen zonasContiene secuencias repetidas que podrían actuar como señales de iniciación replicación o transcripción

En los tejidos embrionarios es muy escasa la heterocromatina facultativa y aumenta cada vez más conforme se especializan las células de los diferentes tejidos pues se inactivan determinados genes y para ello se empaquetan de forma condensada de manera que ya no pueden transcribirse.

La heterocromatina facultativa

Comprende zonas distintas en diferentes células, ya que representa el conjunto de genes que se inactivan de manera específica en cada tipo de célula durante la diferenciación celular.

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Estructura de la cromatina.

La cromatina esta formada por la fibra de cromatina de 100 Å (collar de perlas), que a su vez está formado por la fibra de ADN de 20 Å (la doble hélice) asociada a unas proteínas llamadas histonas. Las histonas son proteínas básicas (ricas en lisina y arginina), lo que les permite unirse a la molécula de ADN (con carga negativa debido a los restos fosfóricos) independientemente de la secuencia de nucleótidos.

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Hay dos tipos de histonas:

nucleosomales (H2A, H2B, H3 y H4) que tienen de 102 a 135 aminoácidos no nucleosomales (H1) que son más grandes (223 aminoácidos).

Las histonas nucleosomales integran un núcleo constituido por dos capas cilíndricas superpuestas, compuesta de ocho subunidades de histonas (dos de cada una de los cuatro tipos mencionados) en el que se enrolla la molécula de ADN (146 pares de bases) al estilo de la cuerda de un “yo-yo”, al que da dos vueltas: esto constituye un nucleosoma.

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Cada nucleosoma está separado por una sección de ADN no enrollado de 0-80 pares de nucleótidos, que recibe el nombre de ADN espaciador.

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Finalmente los nucleosomas se acomodan formando una especie de hélice (cada vuelta de la hélice compuesta por seis nucleosomas), proceso en el que juega un papel importante la histona no nucleosómica H1.

Mediante esta forma, llamada SOLENOIDE se obtiene una “fibra” de 30 nm de espesor, con el ADN densamente empaquetado con las proteínas histónicas.Además de las histonas, también hay proteínas no histónicas que ayudan en el empaquetamiento de la cromatina de 30 nm y otras proteínas también no histónicas que regulan el funcionamiento

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Además de las histonas, también hay proteínas no histónicas que ayudan en el empaquetamiento de la cromatina de 30 nm para formar los llamados dominios estructurales del ADN y otras proteínas también no histónicas que regulan el funcionamiento

•Esta estructura está estabilizada por un andamiaje proteico (NO HISTONAS) o armazón nuclear. •Otras proteínas NO HISTONAS tienen funciones relacionadas con la actividad del ADN (la replicación, la transcripción y su regulación). •Otras proteínas NO HISTONAS son necesarias para formar estructuras del núcleo (nucléolo, matriz nuclear…).

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La máxima condensación de la cromatina se alcanza en la estructura del cromosoma.

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ADN

CROMATINA

CROMOSOMA MITÓTICO

Cada cromosoma está constituido por una molécula de DNA larga asociada a proteínas llamadas histonas.

El conjunto formado por el DNA, las histonas y las no histonas se llama cromatina.

NucleosomaNucleosoma Al extenderse la cromatina aparece una Al extenderse la cromatina aparece una

estructura repetitiva en forma de cuentas estructura repetitiva en forma de cuentas de collar llamadas nucleosomas, de collar llamadas nucleosomas, conectados entre si por un filamento de conectados entre si por un filamento de ADN.ADN.

El El nucleosomanucleosoma esta formado por un esta formado por un complejo de 4 clases de proteínas complejo de 4 clases de proteínas histonas con dos moléculas de cada clase histonas con dos moléculas de cada clase y envuelto por una doble hélice de ADNy envuelto por una doble hélice de ADN

NUCLEOSOMA

Es la unidad estructuralde la cromatina

Cada nucleosoma:•Alrededor de 200 paresde bases de ADN.•Un octeto de histonas

Doble hélice de ADN (en gris)Proteínas histonas (en color)

Organización del MaterialOrganización del Material GenéticoGenético

Niveles de Organización del ADNNiveles de Organización del ADN

Los cromosomasLos cromosomas Los cromosomas son estructuras compactas formadas Los cromosomas son estructuras compactas formadas

por cromatina altamente condensada, contienen las por cromatina altamente condensada, contienen las unidades hereditarias o genes y solo son visibles cuando unidades hereditarias o genes y solo son visibles cuando la célula se esta dividiendo durante la mitosis.la célula se esta dividiendo durante la mitosis.

Loa cromosomas de plantas y animales, durante cierta Loa cromosomas de plantas y animales, durante cierta etapa de la división celular, tienen la forma típica de una etapa de la división celular, tienen la forma típica de una letra H: posee dos letra H: posee dos cromátidascromátidas unidas por el unidas por el centrómerocentrómero. .

Las regiones terminales de los cromosomas se llaman Las regiones terminales de los cromosomas se llaman telómerostelómeros y los y los brazosbrazos corresponden a los sectores de corresponden a los sectores de cromátidas entre centrómero y telómero. Se llaman cromátidas entre centrómero y telómero. Se llaman brazo brazo largolargo (q) y (q) y cortocorto (p). (p).

Se denomina Se denomina cinetocorocinetocoro a la estructura alrededor del a la estructura alrededor del centrómero que permite la separación de las cromátidas y centrómero que permite la separación de las cromátidas y es donde se proyectan las fibras proteicas durante la es donde se proyectan las fibras proteicas durante la división celular o mitosis.división celular o mitosis.

En cada cromosoma se distinguen varias partes:

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• Constricción primaria o centrómero

• Cinetocoro. • Constricción

secundaria. • Satélites • Telómeros • Bandas. • Brazo corto• Brazo largo

ESTRUCTURA DE UN CROMOSOMA1. Las cromátidas2. El centrómero. En el se

encuentran los cinetocoros.3. Los telómeros: serian una

especie de "reloj celular" que determinaría el número de ciclos celulares que puede tener una célula.

4. El organizador nucleolar.: En algunos cromosomas se encuentra la región del organizador nucleolar (NOR). En ella se sitúan los genes que se transcriben como ARNr.

5. EI satélite (SAT): Es el segmento del cromosoma entre el organizador nucleolar y el telómero correspondiente. Sólo poseen satélite aquellos cromososmas que tienen NOR.

• Constricción primaria o centrómero. Un estrangulamiento que ocupa una posición variable Divide cada cromátida en dos brazos: brazo corto y brazo largo.

• Cinetocoro. Placas proteicas situadas a ambos lados del centrómero.

• Constricción secundaria. Estrechamientos relacionados con la formación del nucléolo al final de la mitosis.

• Satélites. Porciones del cromosoma de forma aproximadamente esférica, separadas del resto del cromosoma por las constricciones secundarias.

• Telómeros. Extremos redondeados de los brazos del cromosoma. Contienen secuencias repetitivas de ADN que tienen como misión evitar la perdida de información genética en la replicación y evitar la fusión de cromosomas. También facilitan la interacción entre los extremos del cromosoma con la membrana nuclear.

• Bandas. Segmentos de cromatina que se colorean con distinta intensidad y que permiten la identificación de los cromosomas.

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Estructura de los cromosomas.

En los periodos de división celular (Mitosis o Meiosis), la cromatina da lugar a unas estructuras denominadas cromosomas, visibles con M.O.

Tienen forma de bastoncillos más o menos alargados.

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Antes de iniciarse la división celular se produce la duplicación del ADN y aparecen dos fibras de ADN idénticas, fuertemente replegadas sobre si mismas denominadas cromátidas, unidas por el centrómero.

Dentro de la misma especie la forma de cada cromosoma es constante, de tal manera que puede ser identificado cada uno de ellos.

Estructura de un cromosomaEstructura de un cromosoma

Clasificación de los CromosomasClasificación de los Cromosomas

1.1. Cromosomas metacentricosCromosomas metacentricos: presentan un : presentan un centrómero medial y ambos brazos iguales.centrómero medial y ambos brazos iguales.

2.2. Cromosoma submetacentricosCromosoma submetacentricos: centrómero : centrómero submedial un brazo mas corto que otro.submedial un brazo mas corto que otro.

3.3. Cromosoma AcrocentricoCromosoma Acrocentrico: un brazo muy corto : un brazo muy corto y otro mas largo.y otro mas largo.

4.4. Cromosoma telocentricoCromosoma telocentrico: centrómero terminal, : centrómero terminal, no presenta brazo superior.no presenta brazo superior.

CariotipoCariotipo ElEl cariotipo cariotipo corresponde a la ordenación de los corresponde a la ordenación de los

cromosomas homólogos de una determinada cromosomas homólogos de una determinada especie de acuerdo a pautas estandarizadas. especie de acuerdo a pautas estandarizadas.

El cariotipo humano posee 46 cromosomas El cariotipo humano posee 46 cromosomas agrupados en siete grupos y una pareja de agrupados en siete grupos y una pareja de cromosomas sexualescromosomas sexuales (XX en la mujer y XY en (XX en la mujer y XY en el hombre). el hombre).

Los 44 cromosomas no sexuales se denominan Los 44 cromosomas no sexuales se denominan cromosomas autosómicos o autosomascromosomas autosómicos o autosomas..

Cariotipo HumanoCariotipo Humano

Números cromosómicosNúmeros cromosómicos

8282

8383

Un idiograma es la representación esquemática del tamaño, forma y patrón de bandas de todos los cromosomas, que se alinean por el centrómero, y con el brazo largo siempre hacia abajo.

Idiograma

Cariotipo humano (metafase), tinción con Giemsa

CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL CLASIFICACIÓN DE ACUERDO AL NÚMERONÚMERO

DIPLOIDESDIPLOIDES (2n)(2n) Dos juegos de Dos juegos de cromosomas, con un juego de cromosomas, con un juego de cromosomas materno y otro cromosomas materno y otro paternopaterno

HAPLOIDESHAPLOIDES (n) un solo juego (n) un solo juego de cromosomas, de cromosomas,

GRACIAS