el ciclo celular

EL CICLO CELULAR

I.E.S. Ricardo Bernardo2º Bachillerato. Biologíahttp://biologiageologiaiesricardobernardobelenruiz.wordpress.com/2o-bachillerato/2o-biologia/

Belén Ruiz

Fase G1. Tiempo que transcurre desde el fin de la

mitosis (fase M) hasta el inicio de la síntesis de ADN (fase S). Durante este período la célula

crecce y madura. La célula desarrolla su actividad

funcional específica. Algunas células pasan todo su tiempo

vital en esta fase no realizando mitosis y en este caso hablamos de fase G0. La célula pasa a la fase S al

superar el punto de restricción.

Fase S. Duplicación del ADN

Fase G2. Preparación para la mitosis. Incremento del número de orgánulos, moléculas y citoplasma precisos para

la división

¿Es la célula bastante grande?¿Es favorable el entorno?

¿Está dañado el ADN?

¿Están todos los cromosomas correctamente alineados en el huso durante la metafase?

D

¿Es la célula bastante grande?¿Es favorable el entorno?

¿Está todo el ADN replicado?

Ciclo celular: control

Regulación enzimática. En el punto de restricción mediante el ensamblaje y activación de proteínas denominadas ciclinas.

Factores de crecimiento. Activan genes relacionados con la proliferación celular, entre ellos protooncogenes que son genes normales y necesarios, pero que pueden transformarse en oncogenes (genes implicados en el desarrollo tumoral).

Otros factores: tamaño celular, contacto entre células, temperatura, edad, etc.

Moléculas de ADN a lo largo del ciclo celular

Cáncer y ciclo celular

Fases: ➞Hiperplasia, ➞Displasia, ➞Tumor 1 ario

➞Tumor 2 ario

No apoptosis S. inmunológico

Puntos de restricción (frenos)

Célula normal Célula tumoral (INMORTAL)

CANCER (neoplasias)

Célula mutada por la acción de

agente mutágeno

División acelerada a

partir de célula mutada

Nuevas mutaciones provocan la aparición de

clones de células

indiferenciadas

Nuevas mutaciones e

irrigación sanguínea del tumor primario

Desprendimiento de celulas tumorales que viajan y se instalan en

distintas zonas del organismo,

ocasionando metástasis o tumores

secundarios

Para que el tumor avance, las células alteradas han de superar los mecanismos defensivos del sistema inmunológico (linfocitos NK) y los frenos del ciclo celular que llevarían a la apoptosis

Las células cancerígenas no presentan nunca periodo Go ni frenos del c. celular , su G1 es más rápida y se vuelven “inmortales”.

Agentes cancerígenos:Agentes cancerígenos: Físicos : radiaciones ionizantesFísicos : radiaciones ionizantes Químicos: benzopirenos, nitrosaminas, etc.Químicos: benzopirenos, nitrosaminas, etc. Biológicos: virus oncogénicosBiológicos: virus oncogénicos

Genes alterados:Genes alterados:Protooncogenes Protooncogenes oncogenes (genes oncogenes (genes hiperactivos)hiperactivos)Genes supresores de Genes supresores de tumorestumores

Proteínas afectadas: Proteínas afectadas: Tienen relación con Tienen relación con los mecanismos de los mecanismos de

división división y diferenciación y diferenciación

celularcelular

LA MULTIPLICACIÓN DE LAS CÉLULAS. MITOSIS

Comienza al final del período G2 del ciclo celular. Consiste en la división del núcleo para formar dos con el mismo número y tipo de cromosomas y con la misma información

genética.

PROFASE METAFASE ANAFASE TELOFASE

Centriolos

Cromátidas

Huso acromático

Centrómero Polo

CromátidaCromosom

a hijo

Producción de células idénticas a la original ➞Crecimiento: En pluricelulares➞Reposición: En pluricelulares➞Reproducción: En eucariotas unicelulares

SIGNIFICADO Y FUNCIONES DE LA MITOSIS:

MITOSIS

PROFASE METAFASE

ANAFASE TELOFASE

La cromatina se condensa. Los cromosomas se hacen visibles. La membrana desaparece.

Los cromosomas muy condensados se disponen en el ecuador de la célula.

Los cromosomas hijos se rodean de una nueva membrana nuclear y se forman nuevos núcleos.

Las cromátidas hermanas se separan y se dirigen a polos opuestos de la célula.

La Mitosis o Cariocinesis

– PROFASE: Condensación de cromatina cromosomas

• Huso acromático (Mtb. polares, aster y centrosfera)• Desaparición de envoltura nuclear

– PROMETAFASE: Microtúbulos cinetocóricos– METAFASE: Máxima condensación (cromosomas

metafásicos) Cromosomas en ECUADOR celular

– ANAFASE: División de los centrómeros Separación y emigración de las cromátidas

– TELOFASE: Desaparición del aparato mitótico Desespiralización cromatina y nucleolos Nuevas envolturas nucleares Reparto citoplasmático

Huso acromático

interfase Profase temprana

Profase tardía Metafase

Anafase Telofase

METAFASE

Los cromosomas se disponen en el centro

PROFASE

Condensación de la cromatina

ANAFASE

Las cromátidas hermanas se separan

TELOFASE

Los cromosomas se descondensan en

cromatina

ETAPAS DE LA MITOSIS

DIVISIÓN DEL CITOPLASMA: CITOCINESIS

CITOCINESIS VEGETALCITOCINESIS ANIMAL

A la altura del plano ecuatorial del huso acromático, bajo la membrana se forma un anillo de filamentos contráctiles que se van estrechando hasta separar las células hijas.

Se forma un tabique de separación llamado fragmoplasto a partir de vesículas del aparato de Golgi. En el espacio del fragmoplasto se formará la lámina media y posteriormente la pared celular.

Citocinesis en células animales

ACTINA y MIOSINA en el anillo contráctil

Citocinesis en células vegetales

MICROFOTOGRAFÍAS MITOSIS

MICROFOTOGRAFÍAS MITOSIS

División Meiótica

Interfase: G1, S y G2 MEIOSIS

1ª DIVISIÓN (división reduccional)➞CARIOCINESIS I

» PROFASE I» PROMETAFASE I» METAFASE I» ANAFASE I» TELOFASE I

➞CITOCINESIS➞Interfase: Sin periodo S

2ª DIVISIÓN: similar a mitosis

1ª División Meiótica (División Reduccional)

CARIOCINESIS I (FASES): PROFASE I: Se producen condensaciones y

desespiralizaciones entre fasesApareamiento de Cr. Homólogos (Complejo Sinaptonémico)Sobrecruzamiento RECOMBINACIÓN

PROMETAFASE I: Microtúbulos cinetocóricos METAFASE I: Máxima condensación (cromosomas metafásicos)

Cromosomas bivalentes en ECUADOR celular

ANAFASE I: Emigración de cr. homólogos TELOFASE I: Desaparición del aparato mitótico

Desespiralización cromatina y nucleolosNuevas envolturas nuclearesReparto citoplasmático

EN CÉLULAS FORMADORAS DE

GAMETOS

1ª DIVISIÓN:

RECOMBINACIÓN EN PROFASE I

DIVISIÓN REDUCCIONAL (SEPARACIÓN DE CROMOSOSMAS)

2ª DIVISIÓN:

IGUAL QUE UNA MITOSIS

SEPARACIÓN DE CROMÁTIDAS


– CITOCINESIS – INTERFASE: CORTA Y SIN PERIODO “S”

2ª División Meiótica (Similar a una mitosis)

FASES:FASES: Profase II, Prometafase II, Metafase II, Profase II, Prometafase II, Metafase II,

Anafase II, Telofase IIAnafase II, Telofase II CITOCINESISCITOCINESIS


2ª División Meiótica (Similar a una mitosis)

La profase I de la meiosis

Etapa de larga duración, en la que los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian material hereditario.

ETAPAS DE LA PROFASE

Centriolos

Cromátidas hermanas

Cromosomas homólogos apareados en sinapsis

Quiasmas

Entrecruzamiento

Los filamentos de ADN

comienzan a condensarse.

Los cromosomas se hacen visibles.

Cada cromosoma se aparea longitudinalmente,

gen a gen, con su homólogo formándose

sinapsis.

Las cromátidas homólogas se unen íntimamente en algunos puntos, donde

tienen lugar roturas y entrecruzamientos de fragmentos de

cromátidas.

Los entrecruzamientos

originan la recombinación

genética del material hereditario

aumentando la variabilidad

genética.

Primera Primera División: Profase IDivisión: Profase I

RecombinaciónRecombinación

EntrecruzamientoEntrecruzamiento

Primera Primera divisióndivisión

Segunda Segunda divisióndivisión

Primera Primera DivisiónDivisión

Profase I:Leptoteno Profase I:Zigoteno

Profase I:Paquiteno Profase I:Diploteno

Profase I:Diacinesis Metafase I:

Anafase temprana I: Anafase tardía I:

Telofase I: Interfase sin S:

Profase II: Metafase II:

Anafase II: Telofase II:

Citocinesis Granos de polen

Segunda Segunda DivisiónDivisión

1ª DIVISIÓN MEIÓTICA

2ª DIVISIÓN MEIÓTICA

Profase I Metafase I Anafase ITelofase I

Telofase IIAnafase IIMetafase II

Placa metafásica doble

Placa metafásica sencilla

INTERFASE (duplicación

del ADN)

1. PROFASE I (Condensación de los cromosomas)

2. METAFASE I (Los cromosomas se disponen en parejas)

3. ANAFASE I (Separación

de los cromosomas homólogos) 4. TOCINESIS

TELOFASE I y CI

(Separación de las células hijas

5. PROFASE II (se vuelve a formar el huso)

Células hijas

6. METAFASE II

(Los cromosomas se colocan en el centro)

8. TELOFASE y CITOCINESIS

MEIOSIS II (separación de cromátidas

hermanas)

SOBRECRUZAMIENTO

MEIOSIS I (separación de cromosomas

homólogos)

7. ANAFASE II (Separación de

cromátidas)

N° DE MOLÉCULAS DE ADN en las distintas etapas: (ej. Homo sapiens 2n = 46)

– G1:

– G2:

– 1° división 23 cromosomas “dobles” y

– 2° división 23 cromosomas “sencillos” y

(46 mol. de ADN)(46 mol. de ADN)(92 mol. de ADN )(92 mol. de ADN )

46 mol.46 mol. de ADN de ADN

23 mol.23 mol. de ADN de ADN

4 células haploides con 23 mol. de 4 células haploides con 23 mol. de ADN/célulaADN/célula


Significado y función de la Meiosis

Generalidades: 4 células haploides (n) Funciones:

– Ciclos haplontes: Meiosis zigótica– Ciclos diplohaplontes: Meiosis esporogénica– Ciclos diplontes: Meiosis gametogénica:

• Producción de gametos (ciclos diplontes adultos diploides, gametos haploides)

Espermatogénesis

mitosiscrecimiento

Ovogénesis

mitosis

crecimiento

Meiosis y Reproducción sexual: Implicaciones evolutivas

Conservación del n° de cromosomas específico

Fuente de variabilidad: Segregación cromosómica 2n gametos

distintos (variedad de combinaciones alélicas)Recombinación intercambio de información

genética (variedad de combinaciones alélicas)

Fuente de variabilidad: Segregación cromosómica 2n gametos

distintos (variedad de combinaciones alélicas)

Fuentes de variabilidad

FUENTE PRIMARIA FUENTE PRIMARIA Mutaciones Mutaciones nuevos alelos (1) nuevos alelos (1)

FUENTES SECUNDARIAS FUENTES SECUNDARIAS FenómenosFenómenos”” sexuales: sexuales:

o Meiosis: Meiosis: Segregación cromosómica Segregación cromosómica reordenación de reordenación de alelos alelos (2)(2)Recombinación Recombinación reordenación de alelos reordenación de alelos (3)(3)

o Fecundación Fecundación reordenación de alelos reordenación de alelos (4)(4)

Fen. Parasexuales: conjugación, etc. (5)Fen. Parasexuales: conjugación, etc. (5)

Fuentes de variabilidad en:

Procariotas:

(Reino Monera) : (1) (5)Eucariotas (El resto):

(1), (2), (3), (4), algunos protistas (5, por conjugación)*

Fuentes de variabilidad

En EucariotasPrimarias :

Mutaciones

Secundarias: Reproducción sexual:

Fecundación

Meiosis: Segregación cromosómica Recombinación genética

En ProcariotasPrimarias:

Mutaciones

Secundarias: Fenómenos

parasexuales: Conjugación Transformación Transducción

Fenómenos parasexuales en procariotas

• Tipos:– Conjugación – Transformación – Transducción

• Importancia evolutiva: fuentes de variabilidad

• Repercusiones sanitarias: resistencia a antibióticos

FENÓMENOS PARASEXUALES EN PROCARIOTAS:

FENÓMENOS FENÓMENOS PARASEXUALES PARASEXUALES

EN EN PROCARIOTAS:PROCARIOTAS:La conjugación La conjugación

ALTERACIONES ASOCIADAS A LA MEIOSIS

Mutaciones GENÓMICAS:

• No son realmente mutaciones, son alteraciones “cuantitativas” afectan al nº de cromosomas. Se originan como consecuencia de un desigual reparto de los cromosomas durante la 1ª o 2ª división.Meiótica durante la anafase I o II.

– Ej. Trisomías (2n + 1): ej. Síndrome de Down

Disyunción desigual Disyunción desigual en La 1ª o 2ª en La 1ª o 2ª

división meióticadivisión meiótica

( ¡ OJO! ( ¡ OJO! Puede producirse Puede producirse

en la en la Anafase I o II)Anafase I o II)

Varón sindrome de DownVarón sindrome de DownTrisomía Trisomía

Varón sindrome de KlinefelterVarón sindrome de KlinefelterTrisomía XXYTrisomía XXY

Varón sindrome duploYVarón sindrome duploY Hembra sindrome Tiple XHembra sindrome Tiple X

Hembra sindrome Hembra sindrome De TurnerDe Turner

Monosomía 2n - 1Monosomía 2n - 1

Varón sindrome de Varón sindrome de Klinefelter XXYKlinefelter XXYTrisomía 2n + 1Trisomía 2n + 1

Hembra sindrome Hembra sindrome De Turner X0De Turner X0

Monosomía 2n - 1Monosomía 2n - 1

Sindrome duploY: XYYSindrome duploY: XYY

Sindrome triple X: XXXSindrome triple X: XXX

Apoptosis: sucidio celular programado

El suicidio celular constituye la base del ciclo vital de todos los seres vivos y su alteración (activación incontrolada o inhibición) es responsable del desarrollo de enfermedades como el cáncer, la artritis reumatoide, el sida o la enfermedad de Alzheimer.

“La salud de todos los organismos pluricelulares, incluidos los seres humanos, depende no solo de que el cuerpo sea capaz de producir nuevas células sino también de que puedan autodestruirse cuando ya no realizan su función adecuadamente” Richard C Duke, Master teacher of Inmunology. University of Colorado.

La apoptosis es diferente de la muerte necrótica debida a lesión, traumatismo o daño.

La apoptosis sucede al final de la fase G1 (antes de duplicar su material genético) o durante la fase G2 (células débiles que no deben entrar en mitosis).

Apoptosis: proceso

Tras el estímulo correspondiente o la decisión celular de iniciar la muerte programada lacélula:

1. Reduce su volumen.2. Se aisla de las células vecinas.3. El citoplasma sufre un proceso de vacuolización (parece que hierve).4. La cromatina se condensa anormalmente en la periferia nuclear, pegada a la membrana nuclear.5. La célula estalla dividiéndose en múltiples cuerpos apoptósicos.6. Acuden macrófagos y células fagocíticas para ingerir los cuerpos apoptósicos y dejar la zona limpia.

Compara las anafases I y II de la meiosis con la anafase mitótica. ¿Cuáles son las diferencias?

Meiosis: anafase I:→ se separan (emigran) los cromosomas homólogos. Anafase II y Mitosis: → se separan y emigran las cromátidas.

Cita dos razones que justifiquen la importancia biológica de la meiosis.

a) Mantener constante en nº de cromosomas de la especie b) Generar variabilidad genética por segregación y recombinación

¿Cuáles son las principales funciones biológicas de la meiosis y de la mitosis, respectivamente? ¿Por qué razón la meiosis no puede cumplir la función biológica de la mitosis?

a) Mitosis: Reposición, crecimiento y desarrollo embrionario (pluricelulares). Reproducción (unicelulares).Meiosis: genera gametos (gametogénica)b) Porque se reduce a la mitad el nº de cromosomas o mol. de ADN (división reduccional), de manera que las células resultantes no serían iguales a la original

Explica mediante un dibujo, los diferentes niveles de compactación de la cromatina.

Vista en la célula.

1) Concepto de citoquinesis y carioquinesis 2) ¿Qué le ocurre a la célula cuando se da la primera pero no la segunda?

1)a) cariocinesis=mitosis división del núcleo. b) Citocinesis = división del citoplasma

2)Endomitosis: Tipo de mitosis en la cual se forman cromosomas

individualizados, que se reúnen posteriormente en el mismo núcleo, dando lugar a células poliploides, es decir, con un número mayor de cromosomas que los de la célula original. La endomitosis se produce, por ejemplo, en los megacarioblastos (células precursoras de las plaquetas) o en algunas células tumorales.

Las células tumorales tienen la característica de presentar mitosis con una frecuencia anormalmente alta respecto a una célula normal. Dibuja el esquema del ciclo celular y la duración relativa de cada una de sus fases, para ambos tipos de células respectivamente.

Célula normal

Célula tumoral

Normal: G0 variable, G1=6/12h; S=6-8h; G2=3, M=1-1/2 h.

Cancerígena: No G0, El periodo G1 es más rápido, probablemente también el G2 y carece de puntos de restricción.

¿Cuáles son las funciones biológicas más relevantes de la meiosis? Razona la respuesta.

1.-La división por meiosis permite obtener 4 células con la mitad del material genético que la célula madre.Ciclos haplontes adultos (meiosis zigótica)Ciclos diplohaplontes su papel permite obtener esporas haploides que germinarán originando el gametofito haploide (meiosis esporogénica)Ciclos diplontes como el nuestro donde la meiosis produce gametos haploides (meiosis gametogénica) que tras fecundarse origina un zigoto diploide que por sucesivas mitosis dará lugar a adultos diploides.

Meiosis, variabilidad genética, gametogénesis y evolución. Elabora un texto de no más de diez líneas en el que figuren debidamente relacionados estos cuatro conceptos.

La meiosis permite es un tipo especial de división nuclear que permite generar células haploides, esto es con la mitad de la dotación cromosómica de la célula original. Estas células, tras diferentes procesos de maduración, se transforman en gametos completando los procesos de gametogénesis (meiosis gametogénica). La meiosis permite el mantenimiento del número constante de cromosomas de la especie y constituye una fuente de variabilidad genética a través de los procesos de segregación cromosómica y recombinación lo que contribuye a la existencia de una mayor variabilidad inicial dentro de las poblaciones a partir de la cual los procesos de selección natural permiten la evolución de los organismos, según los modelos neodarwinistas.

Una célula (2n= 4) que va a entrar en meiosis tiene dos pares de cromosomas homólogos como los de la figura. Dibuja la dotación cromosómica (número y tipo de cromátidas) que tendrán: a) las dos células resultantes de la primera división meiótica b) todas las que resulten de la segunda división meiótica. Nota: Indicar en cada caso color de las cromátidas.

1ª división

2ª división

Tipos de gametos posibles

Describe la mitosis o la meiosis

Pueden darse dos opciones según como se dispongan los cromosomas en la metafase I ya que el nº de gametos es igual a 2 n= 22 = 4 tipos de gametos diferentes

Indica en qué punto de la meiosis (en humanos) pudo haberse producido el fallo que da lugar a un zigoto con trisomía simple para el cromosoma 21 (S. de Down). Razona la respuesta y apoya tu razonamiento con un dibujo.

Durante la Anafase I o II debido a una inadecuada disposición de los cromosomas en el ecuador durante las metafases I y II respectivamente.

Describe dos mecanismos mediante los que se genere variabilidad genética en los seres vivos. ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene la variabilidad genética? Razona la respuesta.

Comentar estos apartadosFUENTE PRIMARIA

Mutaciones nuevos alelos (1)FUENTES SECUNDARIAS

Fenómenos” sexuales:oMeiosis:

Segregación cromosómica reordenación de alelos (2)Recombinación reordenación de alelos (3)

oFecundación reordenación de alelos (4)Fen. Parasexuales: conjugación, etc. (5)

Fuentes de variabilidad en:

Procariotas:

(Reino Monera) : (1) (5)

Eucariotas (El resto):

(1), (2), (3), (4), algunos protistas (5, por conjugación)*

Bibliografía y páginas web

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el ciclo celular

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