Tema 3 Mitosis y Meiosis Departament de Gentica

Tema 3: Mitosis y Meiosis Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Objetivos tema Mitosis y meiosis Deberán quedar bien claros los siguientes puntos • Cromosomas: topografía, comparación, idiograma • Mitosis y meiosis: similitudes y diferencias • Paralelismo entre la conducta de los cromosomas en la meiosis y las leyes de Mendel • La teoría cromosómica de la herencia • Ciclos biológicos Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

El cromosoma eucariótico Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Empaquetamiento del DNA en el cromosoma eucariótico Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla Tema 3: Mitosis y meiosis 5

Topografía de los cromosomas metafásicos q. Tamaño del cromosoma q. Posición del centrómero q. Metacéntrico q. Submetacéntrico q. Acrocéntrico q. Telocéntrico q. Distribución de la heterocromatina q. Eucromatina q. Heterocromatina q. Distribución (patrón) de bandas: bandas Q (Quinacrina), G (Giemsa) y R (Giemsa inversa) Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Preparación de cromosomas metafásicos humanos Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Cariotipo - Idiograma Cariotipo Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla Idiograma

Fluorescent In-Situ Hybridization (FISH) FISH de cromosomas humanos – “Chromosome Painting" -> Pintado cromosómico Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Fluorescent In-Situ Hybridization (FISH) FISH de cromosomas humanos – “Chromosome Painting" -> Pintado cromosómico Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Número de cromosomas (2 n) de algunas especies Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

¿Cómo se transmiten los cromosomas a las células hijas ? En la década 1870 -80, nuevas técnicas citológicas, el desarrollo del microtomo y de las lentes de inmersión en aceite, condujeron al descubrimiento de la fecundación, la fusión de los núcleos del óvulo y del esperma para formar el núcleo del huevo, y la mitosis. En 1884 Carl Nägeli enuncia la teoría del idioplasma, que establece que el núcleo celular es el vehículo de la herencia. En 1883 van Beneden, trabajando en el nemátodo Ascaris, descubre la meiosis y reconoce la individualidad de los cromosomas. T. Boveri, en un programa de investigación que se inicia en 1888 y acaba en 1909, demuestra que los cromosomas mantienen su estabilidad entre generaciones. A Historia de la genética: partir de 1880 había un acuerdo general que el material hereditario Descubrimiento mitosis y meiosis residía en los cromosomas -a pesar que esto no estuvo Haz clic en el recuadro completamente claro hasta 1916. Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Ciclo celular y su relación con la mitosis y meiosis Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Cromosoma metafásico formado por dos cromátidas hermanas: DNA duplicado Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla El cromosoma en las células hijas tras la segregación

Regla para contar cromosomas y moléculas de DNA • Número de cromosomas Número de centrómeros funcionales • Número de móleculas de DNA Número de cromátidas Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Mitosis y Meiosis: La mitosis es la solución al problema de la división celular y la constancia en el número de cromosomas de las células hijas La meiosis resuelve el problema de la presencia de dos padres (progenitores) en los organismos sexuales y la constancia del número de cromosomas entre generaciones Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Mitosis Interfase Profase Metafase Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla Anafase Telofase Etapas de la mitosis Animación de la meiosis

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Meiosis y entrecruzamiento Dr. Antonio Barbadilla

Fuerza motora de la segregación Imagen de célula humana con microtúbulos en verde, cromosomas (DNA) en azul, y cinetocoro en rojo Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Mitosis vs Meiosis Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Mitosis vs Meiosis Mitosis • Conservativa (2 n) -> (2 n) • Una división (2 células hijas) • No suele haber apareamiento de cromosomas homológos (y no quiasma) • Células no gaméticas Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla Meiosis • Reductiva (2 n) -> (n) • Dos divisiones (4 células hijas) • Apareamiento cromosomas homológos (y quiasma -> entrecruzamiento) • Células gaméticas

La conducta paralela de los genes y cromosomas En 1902 Walter Sutton se percató de que la segregación de los factores mendelianos (alelos) era consistente con la segregación de los cromosomas durante la meiosis • Los genes y los cromosomas ocurren a pares En la primera década del siglo XX se produce la síntesis de los trabajos genéticos (de hibridación experimental) y citológicos. Esta síntesis simboliza la mayoría de edad de la Genética, iniciándose como ciencia propia e independiente. El siglo empieza con el redescubrimiento de las leyes de Mendel por los trabajos de 3 botánicos: Carl Correns, Hugo de Vries y Eric Von Tschermak, a las que el británico William Bateson dará un gran impulso. Se produce una integración inmediata de los estudios genéticos y citológicos. En 1902, T. Boveri y W. Sutton se percatan, de forma independiente, de la existencia de un estrecho paralelismo entre los principios mendelianos recién descubiertos y la conducta de los cromosomas en la meiosis. En 1905 Bateson acuñó (en 1901 había introducido los términos alelomorfo, homocigoto y heterocigoto) el término genética para designar "la ciencia dedicada al estudio de los fenómenos de la herencia y de la variación". En 1909 el danés Wilhelm Johannsen introduce el término gen como "una palabrita. . . útil como expresión para los factores unitarios. . . que se ha demostrado que están en los gametos por los Sutton, W. S. modernos 1903. The investigadores delchromosomes mendelismo". in heredity. Biological Bulletin, 4: 231 -251 • Tanto los alelos como los cromosomas homólogos segregan en la proporción 1: 1 en los gametos • Genes distintos y pares distintos de cromosomas homólogos segregan independientemente Historia de la genética: El nacimiento de la ciencia de la genética al principio del siglo XX Haz clic en el recuadro Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Teoría cromosómica de la herencia • Los genes se encuentran en los cromosomas • El lugar que ocupa un gen en un cromosoma se denomina locus (loci) Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

La base cromosómica de las leyes mendelianas • Las leyes de Mendel son un reflejo directo de la conducta de los cromosomas durante la meiosis • El movimiento de los cromosomas determina los alelos que portarán los gametos • La primera ley de Mendel (segregación 1: 1) se explica por la migración aleatoria de los cromosomas homólogos a polos opuestos durante la anafase I de la meiosis • La segunda ley de Mendel (transmisión independiente) se explica por el alineamiento aleatorio de cada par de cromosomas homólogos durante la metafase I de la meiosis • Las leyes de Mendel se dará en todos aquellos organismos que sufren la reducción meiótica Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Cromosomas homólogos en metafase A A a a Nótese que (1) cada gen tiene cuatro copias debido a que el material genético se ha duplicado para llevar a cabo la mitosis (o la meiosis) y (2) cada alelo de un heterocigoto se encuentra en un cromosoma homólogo Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Factores mendelianos A Ley de la segregación 1: 1 a Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla Par cromosomas homólogos en metafase I meiosis

Factores mendelianos Cromosomas A A a a Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Ley de transmisión independiente Factores mendelianos A B A b a B Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla Cromosomas

Teoría cromosómica de la herencia Los genes mendelianos residen en los cromosomas y la conducta de éstos durante la meiosis explican las leyes de transmisión mendelianas A A a a Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla B B b b

¿Qué organismos presentarán una herencia mendeliana? Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Las leyes de Mendel se aplicarán a cualquier eucariota que tenga una meiosis regular Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla

Las leyes de Mendel se aplicarán a cualquier eucariota que tenga una meiosis regular Ciclo diploide: mayoría animales 2 n 2 n Meiosis n Gametos n 2 n Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla Cigotos Animal adulto

Ciclo haploide: hongos n Células haploides n 2 n Meiosis n Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla n n n Esporas sexuales

Ciclo haplo-diplonte: plantas n n 2 n Mitosis: esporofito multicelular Meiosis n Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla n n n Mitosis: gametofito multicelular Esporas sexuales

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• En las siguientes direcciones encontrarás animaciones sobre la mitosis y la meisosis Ciclo celular y su relación con la mitosis y meiosis (intenta averiguar el número de móleculas de DNA por cada par de cromosomas homólogos en las distintas fases del ciclo celular) • Animaciones de la Meiosis • Mitosis vs Meiosis (anota y memoriza las diferencias entre ambos procesos) • Cromosomas (id al apartado 6: la interpretación cromosómica de las leyes de mendel). Observa que la conducta de los cromosomas sólo explica dos leyes mendelianas y no tres Lee este interesante ensayo del estudiante Óscar García Blay del curso 2014 -15 que propone una nomenclatura para distinguir entre tetroplodía y DNA duplicado en la fase G 2 4 n vs 2 n 2 c, o tetrapolidía versus DNA duplicado en fase G 2 del ciclo celular: una clarificación conceptual • • • Practica con los dedos el comportamiento de los cromosomas en la mitosis y la meiosis (como indica la figura) • Descubre porqué la planta Hieracium pilosella que Nägeli dijo a Mendel de estudiar no seguía la leyes de Mendel • Practica ejercicios en el aula permanente de genética Departament de Genètica i Microbiologia Dr. Antonio Barbadilla