REPRODUCCIN CELULAR Mitosis y meiosis Departamento de BiologaGeologa

REPRODUCCIÓN CELULAR Mitosis y meiosis Departamento de Biología-Geología 2º Bachillerato Ciencias

Factores que incrementan el ritmo de reproducción celular Aumento excesivo del tamaño del citoplasma Internos Aumento del tamaño de la célula Dependencia de anclaje Externos Disponibilidad de espacio RNP=volumen núcleo/volumen citoplasma Si disminuye el núcleo no puede controlar el citoplasma La superficie de la membrana es insuficiente para nutrir el citoplasma Si hay contacto con una superficie, ej. la matriz extracelular de una capa de células En células de borde de heridas en las que no hay efecto inhibidor por contacto o densidad Sustancias que aumentan el ritmo Presencia de factores de de crecimiento celular crecimiento o agentes mitógenos (necrohormonas, auxinas, hormonas hipofisiarias, . . )

EL CICLO CELULAR Periodo de tiempo comprendido entre la formación de la célula hasta que ésta se divide. Interfase FASES Fase G 1 Etapa inicial de larga duración o etapa de no división 8 horas • Períodos bioquímicamente muy activos • Se produce la síntesis de todas las sustancias propias de la célula • • • Se lleva a cabo la duplicación del ADN Consiste en la división del núcleo Cada molécula de ADN, junto a su copia, se condensa formando un cromosoma Se rompe la envoltura nuclear Cada cromosoma se divide en dos y cada célula hija recibe el mismo nº de cromosomas Es la división del citoplasma 4 horas Cariocinesis o mitosis Citocinesis ¿Qué ocurre? 11 horas • Fase S Fase G 2 División o Fase M Duración en un ciclo imaginario de 24 h 1 a 2 horas • • •

El ciclo celular

Interfase ETAPAS Fase G 1 Fase S Fase G 2 Hechos que ocurren Se produce la síntesis de ARNm y por tanto de proteínas La célula presenta un solo diplosoma (2 centríolos) Se distingue un momento de no retorno llamado punto de control G 1 o punto de restricción (R) En algunas células debido al proceso de diferenciación celular, antes de llegar al punto R se manifiestan genes concretos (que producen la especialización). La célula ha entrado en la fase G 0 donde puede permanecer días o meses Los activadores mitóticos hacen que vuelvan a la fase G 1 y alcancen el punto R Célula muy especializadas como las neuronas o c. musculares esqueléticas quedan detenidas permanentemente en el período G 0 Se produce la duplicación del ADN Continúa la síntesis de ARNm y proteínas Junto a cada centriolo se forma un esbozo de centriolo llamado protocentriolo En esta fase la célula contiene el doble de ADN que en la fase G 1 Continúa la síntesis de ARNm y proteínas Al final la célula ya tiene dos diplosomas inmaduros

A partir de los centrosomas se forma el huso acromático, con tres tipos de microtúbulos: • Astrales: quedan fuera del huso, formando el áster • Polares o continuos: conectan los dos centrosomas. • Cinetocóricos: se unen por un extremo a un centrosoma y por el otro a un cinetocoro de los cromosomas.

Mitosis

PROFASE • • • Formación del cromosoma profásico: cromátidas unidas por centrómero Desaparecen los nucléolos Se forman dos centrosomas que se van alejando por el alargamientos de las fibras o microtúbulos polares (se produce por la adición de proteína tubulina) El núcleo se hincha debido a la entrada de agua hasta que se fragmenta el envoltorio nuclear En el centrómero de los cromosomas se forma una estructura proteica llamada cinetocoro que es capaz de capturar microtúbulos

METAFASE Los microtúbulos cinetocóricos crecen por adición de tubulina Los cromosomas quedan en el ecuador de la célula formando la placa ecuatorial Los dos centrosomas, los microtúbulos polares y los microtúbulos cinetocóricos forman el huso mitótico

ANAFASE • Separación de cromátidas hermanas por inactivación de las proteínas que las mantenían unidas. • Se forman cromosomas anafásicos con una sola cromátida • Estos cromosomas se desplazan debido al acortamiento de los microtúbulos y al arrastre del cromosoma realizado por proteínas motoras • Se produce el alargamiento del huso mitótico por la adición de tubulina a los microtúbulos polares y al deslizamiento de los de un polo con respecto a los de otros

TELOFASE • Los dos grupos de cromosomas se encuentran en los dos polos del huso mitótico • Comienza la descondensación de los cromosomas • Desaparece los cinetocoros • La lámina fibrosa se adhiere a los cromosomas, lo que facilita la construcción de la envoltura nuclear • Formación de nuevos nucléolos a partir de la regiones organizadoras de nucléolos del ADN • Los microtúbulos polares se separan del material periocentriolar y forman haces a nivel de la interzona

Importancia biológica de la mitosis • Reparto equitativo del material genético entre las dos células hijas. Se obtienen células hijas con idéntica información genética que la célula madre, • Permite en los organismos pluricelulares el crecimiento y el recambio celular.

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Citocinesis en Células Animales § Estrangulación a partir del surco de división, en mitad de la célula madre binucleada. § Se forma un anillo contráctil interno, constituido por polímeros de actina y miosina. § Se va constriñendo el ecuador de la célula y adquiere forma típica de reloj de arena. § Origina un surco de segmentación que estrangula el citoplasma y separa las dos células.

Citocinesis en Células Vegetales • Septación: Se forma un septo, a partir de la unión de vesículas del aparato de Golgi cargadas de pectina (fragmoplasto). • Se forma una placa celular que crece por la adición de más vesículas procedentes del aparato de Golgi, hasta dividir la célula.

Meiosis

Profase I Leptoteno Zigoteno Paquiteno Diploteno Diacinesis El ADN se condensa y forma los cromosomas Las cromátidas están tan estrechamente unidas que no se distinguen hasta el final de la profase Los cromosomas homólogos se emparejan en toda su longitud (gene a gen homólogo). Los puntos de contacto se llaman sinapsis y se establecen entre cromátidas no hermanas. El apareamiento se mantiene gracias a unas proteínas llamadas complejo sinaptonémico. Los dos cromosomas homólogos forman el par bivalente o tétrada. Se produce el entrecruzamiento o crossing-over y como consecuencia la recombinación genética (intercambio de material genético entre cromátidas no hermanas) Empieza la separación de los cromosomas homólogos, pero permanecen unidos por los quiasmas (lugares donde se produjo entrecruzamiento) Los cromosomas se condensan totalmente Se distinguen las cromátidas de cada cromosoma homólogo Desaparece el nucléolo y la membrana nuclear Se forma el huso acromático

Metafase I • Los bivalentes se sitúan en el plano ecuatorial de la célula • La alineación por encima o debajo es al azar

Anafase I • Se separan cromosomas enteros con sus dos cromátidas

Telofase I • Reaparece la membrana nuclear (dura poco) y el nucléolo • Los cromosomas se desespirilizan un poco

Breve interfase (intercinesis) : Se rompe la envoltura nuclear Se duplican los diplosomas Se forma el huso mitótico Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial Las dos cromátidas se separan y migran a polos opuestos Se constituyen los núcleos hijos, formándose las membranas nucleares. • Se produce la citocinesis. • Profase II • • Metafase II • Anafase II • • Telofase II No hay duplicación del ADN

Animación de la meiosis

Significado Biológico de la Meiosis Ø Relacionada con la reproducción sexual Ø Asegura que los gametos sean haploides (n) y de su fecundación resulte un cigoto diploide (2 n) Ø Contribuye al éxito evolutivo de la reproducción sexual al generar variabilidad genética (base de la evolución de las especies) en la descendencia por: • La recombinación genética que ocurre en la profase I (mediante el intercambio de segmentos entre cromosomas homólogos) • El reparto de cromosomas al azar en anafase I (segregación cromosómica: segregación al azar de los cromosomas procedentes de los genomas maternos y paternos) • El encuentro al azar entre los gametos (reproducción sexual)

Comparación entre Mitosis y Meiosis Mitosis Finalidad Meiosis Células hijas con la misma Células con la mitad del número de información genética que cromosomas y con información genética las células madre distinta Nº de divisiones 1 2 Células resultantes 2 diploides 4 haploides Profase. I: sinapsis entre cromosomas homólogos, se forman tétradas y se realiza el sobrecruzamiento entre cromátidas no hermanas (Recombinación génica) Anafase. I: se separan la mitad de cada tétrada. Se separan cromosomas constituidos por dos cromátidas Profase Anafase (1ª en meiosis) No hay sinapsis cromosómica Separación de cromátidas hermanas ¿Cómo es la información genética? Idéntica a la célula madre Distinta a la célula madre Resultado del proceso 2 células hijas idénticas a la célula madre División reduccional: se obtienen 4 células haploides con distinta información genética Células implicadas somáticas germinales