1.- la reproducción celular la reproducción celular es el proceso por el cual a partir de una...
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1.- La reproducción celular
La reproducción celular es el proceso por el cual a partir de una célula inicial o célula madre se originan nuevas células llamadas células hijas. Durante la formación de células sexuales (meiosis) el número de cromosomas baja a n. La fertilización del óvulo por el espermatozoide, restaura el número de cromosomas a 2n, de los cuales n proceden del padre y n de la madre
Durante los procesos de reproducción celular, las moléculas de ADN se condensan y forman los cromosomas. Los cromosomas son estructuras con forma de bastoncillos que presentan una estrangulación o centrómero que los divide en dos sectores o brazos.
centrómero
-Los cromosomas: "cuerpos coloreados", por la intensidad con la que fijan determinados colorantes al ser teñidos para poder observarlos al microscopio).
-Son un componente del núcleo celular que sólo aparecen cuando la célula está en división, ya sea mitosis o meiosis.
-Tiene una estructura filiforme, en forma de cadena lineal, más o menos alargada, en el caso de eucariotas, o en forma de anillo circular cerrado, en el caso de procariotas.
Se distinguen 2 periodos mayores:
Interfase: tres fases preparatorias:
Fase G1: Periodo de crecimiento general y duplicación de las organelas citoplasmaticas.Fase S (Sintesis): Se duplica el material genético (los cromosomas se duplican) yFase G2: comienzan a ensamblarse las estructuras asociadas con la mitosis y la citocinesis)
Mitosis: se produce el reparto idéntico del material antes duplicado y que se divide en varias etapas (profases, metafase, anafase, telofase).
Citocinesis: división del citoplasma
Ciclo celular Ciclo celular ProcariotaProcariota
Celulas Celulas EucariotaEucariota
2.- Mitosis
La mitosis es un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo.
Las células eucariótas poseen un mayor número de cromosomas que por otra parte son mucho más grandes que los de los procariótas.
2. La division celular
La mitosis
El curso de la mitosis:
• Cada cromosoma se replica en dos copias idénticas : las cromatidas hermanas.
• Las copias se separan.
• Cada copia migra hacia la célula hija resultante.
Chromatides sœurs
• Las cromátidas permanecen enlazadas por los centrómeros.
Centromère
Cromatidas hermanas
Centrómero
Núcleo
(Célula)
Centrómero
Cromosoma Núcleo
Célula
Centrómero
Histonas
Cromosomametafásico
Una célula humana : 46 moléculas de ADN
Cada molécula de ADN se enrrolla sobre proteinas llamadas (histonas) y forma un cromosoma.
ADN
Histonas
El conjunto de cromosomas forma la cromatina.
Un cromosoma = una molécula de ADN y sus proteinas sobre las cuales ella se enrrolla.
Los ácidos nucleicos Organización del ADN celular en
cromosomasNucleosoma Son unidades repetitivas formadas por un octámero de histonas (H2A, H2B, H3 y H4, dos de cada una), a manera de esferas aplanadas de 10 NM, alrededor del cual se enrolla una porción de ADN de 140 pares de bases. Una misma molécula de ADN envuelve sucesivamente a distintos nucleosomas, conectados entre sí.
Longitud 20 a 100 pb (depende del organismo o del tejido)
Nucleosoma10 nm diam.
El grado de empaquetamiento es 6 veces superior a la doble hélice de ADN extendida (6 veces mas pequeño que 2m es decir, 30 cm).
LA DIVISIÓN CELULAR
En general, en los cromosomas, el material genético se encuentra organizado en secuencia de nucleótidos, llamadas genes. Los genes portan información esencial para el funcionamiento de la célula y por lo tanto deben distribuirse en forma equitativa entre las células hijas.
Profase Esta es la primera fase de la Mitosis.Es la más larga. Durante esta fase, el centriolo de la célula se duplica y cada uno se dirige a uno de los polos de la célula. La membrana nuclear se desintegra y aparece una nueva estructura, el huso. Los cromosomas se condensan y hacen visibles sus estructuras dobles.
3.- Fases del proceso mitótico
Cada cromosoma consta de dos hebras llamadas cromátidas. Cada par de cromátidas se mantienen unidas por un centrómero.
El huso mitótico es una estructura tridimencional, que consiste de microtubulos que se extienden por la célula. Las fibras del huso mitótico guian a los cromosomas en sus movimientos durante la mitosis.
Metafase
Esta es la segunda fase de la mitosis. Durante esta fase los cromosomas (cromatidas hermanas) se dirigen hacia el plano ecuatorial de la célula.
Las fibras del huso mitótico pueden hacer que los pares de cromátidas se coloquen en línea en el ecuador de la célula en la que forman una estructura llamada placa ecuatorial.
Anafase
Esta es la tercera fase de la mitosis. Es la fase mas corta.
Las cromátidas son divididas, los microtubulos del huso rompen los centrómeros longitudinalmente y da lugar a la separación de las cromatidas hermanas y se dirigen hacia los polos por el huso citoplasmático.
Telofase Esta es la ultima fase de la mitosis. Llegan los cromosomas a los polos. Se forma una membrana nuclear alrededor de los cromosomas. Los cromosomas se dilatan y ya no se pueden distinguir entre si. La célula empieza a mostrar una indentación en la membrana celular, indicando su pronta división
Cada fase necesita su tiempo para completarse. La que menos dura es la anafase; la profase y la telofase duran mas.
El tiempo que necesita una célula para dividirse por completo depende de la clase de célula y de las condiciones ambientales en las que vive.
Las células de algunos mosquitos pueden completar la mitosis en 10 minutos. La mayor parte de las células completan la mitosis en una o dos horas.
EL SIGNIFICADO DE LA MITOSIS
La mitosis del griego (mitos, hebra) es un proceso de reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico de las células eucariotas.
Normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis) seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas.
La mitosis es un tipo de división celular importante debido a que forma células hijas con el mismo número de cromosomas que tenia la célula madre.
La mitosis completa que produce células geneticamente idénticas es el fundamento del crecimiento, de la reparación tisular y de la reproducción asexual.
La meiosis es un proceso que comparte mecanismos con la mitosis pero que no debe confundirse con ella, produce células geneticmanete distintas , y combinada con la fecundación , es el fundamento de la reproducción sexual.
Recordar:
Centriolo: Cuerpo que se divide en la profase, que se ubica en los polos y que con ayuda del huso citoplasmático dirige los cromosomas a los polos de la célula, durante la anafase.
Cromosomas: Son las estructuras que contienen el material genético de una célula.Este material genético se divide por genes, cada gen tiene una sola clase de información genética. Hay varios genes en un cromosoma.
Cromosoma Homólogo
Un cromosoma homólogo es cada uno del par de cromosomas que tiene un organismo eucariota diploide, y que empareja entre sí durante la meiosis. Suelen tener igual disposición de secuencia de ADN de un extremo a otro y, por ello, de genes, lo cual no significa que lleven la misma información genética.
En la formación de gametos durante la meiosis cada ejemplar se une formando la pareja de cromosomas homólogos. En la primera división meiótica, los cromosomas homólogos intercambian fragmentos de ADN, es decir intercambian genes. Este mecanismo se denomina entrecruzamiento ó crossing-over.
Usualmente las especies animales y vegetales tienen un número de cromosomas constante y determinado que constituyen su cariotipo (ley de la constancia numérica de los cromosomas), aunque existen especies con una alta variabilidad cariotípica, no sólo en número sino en forma y tamaño de los cromosomas.
Cariotipo: Forma, cantidad y tamaño de los cromosomas. Aunque la diferencia entre un individuo y otro es la información especificada en los genes de estos cromosomas.
No se conocen con exactitud las causas que provocan el exceso cromosómico, aunque se relaciona estadísticamente con una edad materna superior a los 35 años. Las personas con Síndrome de Down tienen una probabilidad algo superior a la de la población general de padecer algunas patologías, especialmente de corazón, sistema digestivo y sistema endocrino, debido al exceso de proteínas sintetizadas por el cromosoma de más.
Cariotipo (conjunto de cromosomas de un individuo) mostrando una trisomía libre del par 21.
Los avances actuales en el descifrado del genoma humano están develando algunos de los procesos bioquímicos subyacentes al retraso mental, pero en la actualidad no existe ningún tratamiento farmacológico que haya demostrado mejorar las capacidades intelectuales de estas personas.
Las terapias de estimulación precoz y el cambio en la mentalidad de la sociedad, por el contrario, sí están suponiendo un cambio cualitativo positivo en sus expectativas vitales.
Huso citoplasmático: Está compuesto por varios microtubulos. Que se dirigen desde el centriolo al centrómero que une los cromosomas duplicados (cromátidas). Ayuda en la separación de las cromátidas y en dirigirlas a los polos de las células.
Cromátida: Es uno de los dos cromosomas duplicados que están unidos por un centrómero, cuando se separan las dos cromátidas cada una es considerada un cromosoma independiente. Material citoplasmático: es el material que compone la célula que no está en el núcleo, es decir no incluye información genética.
El número de cromosomas de una especie (o fase vital) diploide se identifica como 2n mientras que ese número en una especie (o fase vital) haploide se identifica con la letra n. En aquellas especies que presentan un número repetido de cromosomas superior a dos complementos se habla de poliploidía, representándose el múltiplo por delante de la letra n. Así: 3n indicaría un complemento cromosómico triploide, 4n un tetraploide, etc.
6.- MEIOSIS
Los ciclos de las celulas somáticas daban lugar a dos celulas hijas diploides con una dotación genética idéntica.
Por el contrario, en la meiosis (proviene del latín “hacer mas pequeño”) es un proceso divisional celular , en el cuál una célula diploide (2n), experimentará dos divisiones celulares sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploide (n).
Para comprender la meiosis debemos examinar nuevamente los cromosomas. Cada organismo tiene un número de cromosomas característico de su especie.
Cuando un espermatozoide fecunda a un ovulo los dos nùcleos haploides se fusionan, n + n = 2n y el nùmero diploide se restablece.
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1.- Duplicación de los cromosomas Antes de que se produzca la primera división los cromosomas se duplican.
PROCESO DE LA MEIOSIS
2.- Primera división meiótica Los cromosomas homólogos se separan formándose dos células. Observa sin embargo, que los cromosomas están duplicados, cada uno de ellos está formado por dos cromátidas unidas por el centrómero.
3.- Segunda división meiótica Estamos ante un fenómeno que ya conoces:la mitosis. Durante esta segunda división los cromosomas se separan en sus dos cromátidas, dando lugar en este caso a cuatro células haploides.
Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas, primera y segunda división meiótica o simplemente Meiosis I y Meiosis II.
Ambas comprenden Profase, Metafase, Anafase y Telofase.
Los pasos preparatorios que conducen a la meiosis son idénticos en patrón y nombre a la interfase del ciclo mitótico de la célula. La interfase se divide en tres fases:Fase G1: caracterizado por el aumento de tamaño de célula debido a la fabricación acelerada de organelos, proteínas, y otras materias celulares. Fase S (síntesis): se replica el material genético, es decir, el ADN se replica dando origen a dos cadenas nuevas, unidas por el centrómero. Los cromosomas, que hasta el momento tenían una sola cromátida, ahora tienen dos. Se replica el 98% del ADN, el 2% restante queda sin replicar. Fase G2: la célula continúa aumentando su biomasa.
LAS ETAPAS DE LA MEIOSIS
La meiosis consiste en dos divisiones sucesivas, que se realiza mediante dos rondas consecutivas de división nuclear y celular denominadas meiosis I y meiosis II que ocurren tras una única ronda de replicación del ADN.
1. En la Profase I , la primera profase de la meiosis la cromatina se acorta y se condensa. Cada cromosoma es visible en forma de dos cromátidas unidas por un centrómero. La membrana nuclear y el nucleolo se rompen. Se forma el huso mitótico entre los polos opuestos de la célula.
En esta profase I ocurre un evento que no ocurre en la mitosis. A medida que los cromosomas se hacen visibles, los cromosomas homologos se alinean, se acercan y se aparean en un proceso llamado sinapsis. Los homologos llevan el mismo tipo de informacion genetica y en el mismo orden.
Cada cromosoma se compone de dos cromatidas idènticas, el apareamiento de los cromosomas homòlogos involucra en realidad a cuatro cromatidas y por ello cada complejo de cromosomas homòlogos apareados se denomina tetrada.
Mientras los cromosmas homologos estàn apareados se produce un fenomeno de gran importancia, el entrecruzamiento o “crossing-over” que consiste en el intercambio de un segmento de un cromosoma por el segmento correspondiente del otro cromosoma homologo. Por lo tanto el entrecruzamiento es un mecanismo crucial que permite la recombinaciòn del material genetico de los dos progenitores.
2. Durante la Metafase I, las tétradas se alinean a lo largo del ecuador de la celula.
Observar:En los puntos donde hay entrecruzamiento, un fragmento de cromátida de un homologo se rompe y se intercambia por un fragmento de cromátida del otro homologo,. Las zonas de ruptura se reparan y como resultado las cromátidas hermanas de cada cromosoma homologo dejan de ser genéticamente idénticas. El cromosoma homologo materno contiene ahora partes del homologo paterno y viceversa
3. Durante la Anafase I los pares homólogos de cromosomas se separan. Un cromosoma de cada par se mueve hacia un polo de la celula. El otro cromosoma del par se mueve hacia el polo opuesto. Cada cromosoma se compone todavía de dos cromátidas unidas por el centrómero. Las cromátidas no se separan en este momento, como ocurre en la mitosis.
4. Durante la Telofase I se divide el citoplasma formando dos celulas. Cada celula contiene un miembro de cada par de cromosomas homólogos. El numero de cromosomas se ha reducido a monoploide.
Después de la Telofase I se completa la primera división celular de la meiosis. Las dos celulas entran en una fase llamada intercinesis.
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La meiosis II es similar a la mitosis. Sin embargo no hay fase "S". Las cromatidas de cada cromosoma ya no son idénticas en razón de la recombinación. La meiosis II separa las cromatidas produciendo dos células hijas, cada una con 23 cromosomas (haploide), y cada cromosoma tiene solamente una cromatida.
Durante la Profase II la segunda división celular de la meiosis la membrana nuclear y el nucleolo se rompen. Los cromosomas se acortan y se hacen visibles. Cada cromosoma se compone de dos cromátidas unidas por un centrómero
Durante la Metafase II las cromatidas todavia pegadas por el centromero , se mueven hacia el ecuador de la celula.
Durante la Anafase II las cromatidas se separan. Una cromatida de cada cromosoma se mueve hacia un polo de la celula. La otra cromatida se mueve hacia el polo opuesto.
Durante la Telofase II el citoplasma se divide , formando dos celulas cada una con el numero haploide de cromosomas. En cada celula hija se forma la membrana celular alrededor de los cromosomas.
Resumen: Primera división de la Meiosis:
Profase 1: Cada cromosoma se duplica y permanece encerrado. Estas se llaman cromatidas
Metafase 1: Los cromosomas homólogos se alinean en el ecuador.
Anafase 1: los pares homologos se separan y las cromatidas hermanas permanecen juntas.
Telofase 1: Se forman las dos células hijas y cada celula hija contiene solamente un cromosoma del par homologo.
El proceso de la Meiosis I, o sea la primera división de la meiosis, es muy similar a la mitosis. Sin embargo existe una diferencia mayor:En la mitosis, las cromátidas hermanas se separan unas de otras en la primera división.En la meiosis, las cromátidas hermanas permanecen unidas y es el cromosoma homólogo el que se separa en la primera división
La segunda división de la meiosis : formación de gametos
Profase 2: El DNA no se replica. Metafase 2: los cromosomas se alinean en el ecuador
Anafase 2: los centrómeros se dividen y las cromátidas hermanas migran separadamente a cada polo.
Telofase 2: Se completa la división celular. Se obtiene cuatro células hijas haploides.
CONSECUENCIAS DE LA MEIOSIS
Es el proceso mediante el cual se obtienen células especializadas para intervenir en la reproducción sexual.
Reduce a la mitad el número de cromosomas, y así al
unirse las dos células sexuales, vuelve a restablecerse el número cromosómico de la especie.
Se produce una recombinación de la información genética.
La meiosis origina una gran variación de gametos, debido al entrecruzamiento de segmentos de los cromosomas homólogos.
7.- Los gametos femeninos y masculinos
La formación de gametos por meiosis se llama gametogénesis y es diferente en los hombres que en las mujeres.En los machos la gamatogénesis resulta en la formación de celulas espermáticas y se llama espermatogénesis. La producción de espermatozoides ocurre en los testículos, los órganos reproductores masculinos.
En los testículos una celula especializada diploide (el espermatocito primario) pasa por meiosis. Después de la Telofase I, se forman dos espermatocitos secundarios. Cada espermatocito secundario pasa por la segunda división meiótica y se producen 4 espermátidas. Las espermátidas maduran y se convierten en espermatozoides.
Tanto la ovogénesis como la espermatogénesis tienen como resultado la formación de gametos haploides.
Sin embargo, hay varias diferencias entre las dos formas de gametogénesis.
La espermatogénesis forma cuatro espermatozoides del mismo tamaño. La ovogénesis forma un ovulo grande y tres cuerpos polares que se desintegran. Solo el ovulo es funcional.
COMPARACION ENTRE LA MITOSIS Y LA MEIOSIS
Tiene varias caracterisitcas en común.
El movimiento de los cromosomas a través de las varias etapas , sigue en general un patrón similar.
Ambos tiene como resultado la formación de células nuevas.
Sin embargo, hay algunas diferencias muy importantes:
MITOSISMITOSIS MEIOSISMEIOSIS
Ocurren en la mayoria de celulas ecucariotasOcurren en la mayoria de celulas ecucariotas Ocurren en la formacion de gametos en Ocurren en la formacion de gametos en celulas eucarioticas.celulas eucarioticas.
No hay apareamiento de homologos.No hay apareamiento de homologos. Los cromosomas homologos se parean en Los cromosomas homologos se parean en sinapsis y puede ocurrir entrecruzamiento.sinapsis y puede ocurrir entrecruzamiento.
Se mantiene el numero de cromosomas.Se mantiene el numero de cromosomas. El numero de cromosomas se reduce de El numero de cromosomas se reduce de diploide a monoploide.diploide a monoploide.
Una divisionUna division Dos divisionesDos divisiones
Se producen dos celulas hijasSe producen dos celulas hijas Se producen cuatro celulas hijasSe producen cuatro celulas hijas
Celulas hijas son identicas entre si y la celula Celulas hijas son identicas entre si y la celula madremadre
Las celulas hijas tienen combinaciones Las celulas hijas tienen combinaciones variadas de cromosomas y no son identicas a variadas de cromosomas y no son identicas a la celula madre.la celula madre.
La mitosis se asocia mas frecuentemente con el crecimiento y con la reproducción asexual. Forma nuevas celulas que son idénticas entre si.
Estas celulas nuevas pueden aumentar el tamaño de los tejidos. Las nuevas celulas que forma la mitosis pueden reponer las celulas perdidas por uso o daño.
Estas celulas son casi siempre iguales a las que reponen.
La meiosis esta asociada a la reproducción sexual. Los gametos se producen por dos divisiones meióticas que reducen el número cromosómico de diploide a haploide.