TEMA 11

NÚCLEO

Ciclo celular

EL CICLO CELULAR

La división celular ocurre después de completarse las tres fases preparatorias que constituyen la interfase.

Fases del ciclo celular Fase G1 Sub Fase G0 Fase S Fase G2

Actividad bioquímica intensa. Activa síntesis de proteínas.

La célula aumenta el tamaño y número de sus enzimas, ribosomas, etc.

Algunas estructuras son sintetizadas desde cero (microtúbulos y filamentos, formados por proteínas).

Las estructuras membranosas (lisosomas, vacuolas, etc.) derivan del R.E., que se renueva y aumenta su tamaño por la síntesis de lípidos y proteínas. Se replican mitocondrias y cloroplastos.

Esta etapa sólo se genera en células que permanecen latentes durante un período de tiempo determinado, por ejemplo: neuronas, glóbulos rojos, etc.

Ocurre la duplicación del ADN y de las histonas y proteínas asociadas al mismo. Es un proceso anabólico.

Ocurren los preparativos finales para la división celular. Los cromosomas recién duplicados comienzan a enrollarse y condensarse en forma compacta. La duplicación del par de centríolos se completa. La célula comienza a ensamblar las estructuras requeridas para la etapa de división celular.

Núcleo

NÚCLEO

Contiene el material genético y organiza su reparto en la división.

Dirige la actividad de la célula.

Existen dos estados en el núcleo: núcleo en interfase y durante la división

Durante la interfase se distingue: La envoltura o membrana nuclear. Nucleoplasma. La cromatina. El nucléolo.

NÚCLEO

Membrana nuclear

Es una membrana doble que rodea al núcleo.

Se continua con el retículo endoplásmico. La membrana nuclear tiene poros por

donde pasan algunas moléculas desde el núcleo al citoplasma y viceversa.

Membrana nuclear

En contacto con la membrana interna del núcleo se encuentra la lámina nuclear.

Poros nucleares

Las membranas nucleares están atravesadas por poros que permiten el paso selectivo de moléculas de cierto tamaño como el ARN.

Nucleoplasma y matriz nuclear

El nucleoplasma es el medio en el que se realiza la síntesis de los ácidos nucleicos y contiene todos los elementos necesarios para ello.

La matriz nuclear es un entramado de proteínas, más o menos análogo al citoesqueleto.

En contacto con la membrana interna del núcleo se encuentra la lámina nuclear.

Nucleolo

El nucléolo es una estructura irregular sin membrana formada por los genes ribosomales (ADN), proteínas y ARN ribosómico que se fabrica y almacena a este nivel.

Su función es organizar los componentes de los ribosomas.

Nucléolo

Núcleo

Citoplasma

Cromatina

La cromatina está formada por ADN y proteínas. Heterocromatina, constitutiva y facultativa Eucromatina

En la división nuclear, la cromatina toma la forma de cromosomas.

El número de moléculas de DNA (cromosomas) es variable según la especie.

Durante la interfase, la cromatina adopta la estructura de filamento de nucleosomas o de filamento de 30 nm.

Cuando la célula va a dividirse, la cromatina se condensa y forma los cromosomas.

Cromatina y cromosomas

Compactado en la fibra de 30 nm, un cromosoma humano aún mediría 0.1 cm = 10 veces más grande que el núcleo celular!!

FIBRA DE 30 nm

FIBRA DE 10 nm

« collar de perlas »

NIVELES DE COMPACTACIÓN

6 veces compactado

40 veces compactado

> 1000 veces compactado

> 10000 veces compactado

Cromatina y cromosomas

Cromosomas

Centrómero, estrechamiento que divide al cromosoma en dos brazos.

Cinetocoro es una estructura que hay en cada centrómero, a la que se pueden unir los microtúbulos.

Los telómeros son los extremos del cromosoma.

Cada cromátida contiene una molécula de DNA: Son dos en los cromosomas

metafásicos y una en los anafásicos.

Cromosoma

Cromosoma anafásico Cromosoma metafásico

Tipos de cromosomas

Tipos de cromosomas

Metacéntrico Submetacéntrico

Acrocéntrico Telocéntrico

Cromosomas

Cariotipo

Se llama cariotipo al número, tamaño y forma de los cromosomas metafásicos de un organismo.

Número de cromosomas

Todas las células de un organismo, (excepción de los gametos), tienen el mismo número de cromosomas.

Los individuos de una especie tienen el mismo número de cromosomas.

En las células diploides de cada par de cromosomas homólogos uno viene de un progenitor y otro del otro.

Los cromosomas homólogos tienen información para los mismos caracteres pero no necesariamente la misma información.

Los gametos y las esporas tienen un número haploide (n) de cromosomas (uno sólo de cada pareja).

Microorganismos, algas y hongos son generalmente organismos haploides

División Celular

DIVISIÓN CELULAR

Todos los organismos vivos utilizan la división celular como mecanismo de reproducción, o como mecanismo de crecimiento.

En organismos pluricelulares la división celular está destinado a la producción de múltiples células, idénticas entre sí, que posteriormente derivan en una especialización y se agrupan en tejidos, órganos y sistemas.

DIVISIÓN CELULAR

La división celular es, en realidad, un proceso doble: la división nuclear, Cariocinesis o Mitosis. la división citoplásmica, o Citocinesis.

Ambos procesos pueden darse uno detrás del otro, o primero uno, y algún tiempo después el otro.

Para que pueda darse la división nuclear es necesario que se de previamente la replicación del ADN.

MITOSIS

Es el proceso mediante el cual se reparte equitativamente el material cromosómico entre las dos células hijas, asegurando que la información genética se transmita sin variación de unas células a otras.

La mitosis es un proceso continuo, sin interrupciones que para ser estudiada se suele dividir en varias fases: PROFASE, METAFASE, ANAFASE y TELOFASE.

Profase

El nucleolo desaparece. Los cromosomas comienzan a hacerse visibles con sus

dos cromátidas unidas por el centrómero (1). Se duplican los centriolos (2) y migran a los polos (4). La envoltura nuclear empieza a desaparecer (3). Los microtúbulos del citoesqueleto se reorganizan y se

forma el huso mitótico, que servirá para arrastrar las cromátidas de cada cromosoma hacia los polos opuestos (5).

Los cromosomas se unen a las fibras del huso por el centrómero (6).

Metafase

Fase breve en la que todos los cromosomas se encuentran situados en el ecuador de la célula, formando la PLACA ECUATORIAL (1).

Anafase

Los centrómeros se dividen y las cromátidas se separan desplazandose hacia los centriolos.

Al tiempo van desapareciendo las fibras del huso.

Anafase

Telofase

Los cromosomas se desespiralizan y se transforman en cromatina (2); aparece la membrana nuclear (1), quedando una célula con dos núcleos.

Citocinesis en células animales

Es la división del citoplasma en dos partes, con la repartición aproximada de los orgánulos celulares.

En las células animales se hace por estrangulación (anillo contractil), desde fuera hacia adentro: segmentación.

Citocinesis en células vegetales

En las vegetales se hace por crecimiento de la pared celular desde dentro hacia afuera.

La pared celular no permite el estrangulamiento.

La citocinesis ocurre por formación de un tabique de separación (fragmoplasto) entre las 2 células hijas.

El fragmoplasto se origina en la zona ecuatorial a partir de la fusión de microtúbulos y vesículas del aparato de Golgi.

Al finalizar la fusión permanecen algunos puentes que conectan el citoplasma de las dos células hijas (Retículo endoplásmico). Estas conexiones son los plasmodesmos.

Citocinesis en células vegetales

Animaciones mitosis

MEIOSIS

Meiosis es un proceso en el cuál una célula diploide (2n), experimentará dos divisiones celulares sucesivas, generando cuatro células haploide (n).

Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas, Meiosis I y Meiosis II. Ambas comprenden Profase, Metafase, Anafase y Telofase.

Meiosis

MEIOSIS

Durante la meiosis I los miembros de cada par de cromosomas homólogos se unen primero y luego se separan y distribuyen en diferentes núcleos.

En la Meiosis II, las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan y distribuyen en las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S.

Meiosis I: Profase

Se divide en: Leptoneno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis. Leptoteno: los cromosomas individuales comienzan a

condensar en filamentos largos dentro del núcleo.

zigoteno: Los cromosomas homólogos comienzan a acercarse hasta quedar apareados en toda su longitud (formando estructuras que se denominan bivalentes o tétradas).

Paquiteno: los cromosomas homólogos están perfectamente apareados. Se produce el fenómeno de entrecruzamiento o crossing-over.

Entrecruzamiento

Intercambio de un segmento de DNA entre los dos cromosomas homólogos, su resultado es una combinación nueva de material genético: recombinación genética.

La recombinación genética es el proceso mediante el cual la información genética se redistribuye. Es gracias a ella que se ha dado la diversidad en la evolución al crear diversidad en los alelos de distintos genes.

Entrecruzamiento

Quiasma es el punto o lugar físico donde ocurre el intercambio de material genético o entrecuzamiento.

Meiosis I: Profase (continuación)

Se divide en: Leptoneno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis. Diploteno: Los cromosomas comienzan a

separarse, pero continúan unidos por los quiasmas.

Meiosis I: Profase (continuación)

Se divide en: Leptoneno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis. Diacinesis: rompimiento de la membrana nuclear.

Durante toda la profase I continuó la síntesis de RNA en el núcleo. Al final de la diacinesis cesa la síntesis de RNA y desaparece el nucleolo.

Los cromosomas adosados a fibras del huso comienzan a moverse al plano ecuatorial.

Los cromosomas homólogos se disponen en el plano ecuatorial (al azar).

Existe 50% de probabilidades que las células hijas reciban el homologo del padre o de la madre por cada cromosoma.

Metafase I Anafase I

Los quiasmas se separan. Los microtubulos del huso se

acortan quedando un juego haploide de cromosomas en cada lado.

Meiosis I (continuación)

Telofase I Citocinesis I

Cada célula hija tiene la mitad de cromosomas pero cada una tiene un par de cromátidas.

Los husos desaparecen y se forma la membrana nuclear.

Los cromosomas se desenrollan formando una cromatina.

Después de la telofase 1 ocurren 2 procesos importantes: Una citocinesis similar a la que

ocurre en la mitosis Una interfase en la que no existe

fase S, es decir no hay duplicación del material genético.

Meiosis I (continuación)

Meiosis I

Profase II Metafase II

Comienza a desaparecer la envoltura nuclear y el nucleolo.

Los cromosomas comienzan a acortarse y engrosarse.

Se forma el huso entre los centríolos, desplazados a los polos de la célula.

Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial de la célula.

Meiosis II

Anafase II Telofase II

Las cromátidas se separan por sus centrómeros, y un juego de cromosomas se desplaza hacia cada polo como lo hacen en la anafase mitótica.

Hay un miembro de cada pareja de homologos en cada polo.

Se reensamblan las envolturas nucleares y desaparece el huso acromático.

Los cromosomas se descondensan para formar hilos de cromatina.

Meiosis II (continuación)

Citocinesis Meiosis II

Finalmente ocurre la citocinesis. Las dos divisiones sucesivas producen cuatro núcleos haploide y

completamente distintos. Esto se debe al entrecruzamiento de la profase I y al azar que

intervino en la orientación de los cromosomas en la metafase 1.

Meiosis I y II

Meiosis I y II

Importancia biológica de la meiosis

A nivel genético: Se produce la recombinación de genes durante el entrecruzamiento. Las células hijas son haploides, Las cromátidas de las células hijas no son iguales entre sí. Todo ello aumenta la variabilidad de la información genética que lleva la célula.

A nivel celular: Pasamos de células diploides a haploides. A nivel orgánico: Las células resultantes son los gametos o esporas. La fusión de gametos con la mitad de cromosomas garantiza que se

mantenga el número cromosómico del organismo.

MITOSIS Y MEIOSIS

Metafase I

Anafase I

Metafase II Anafase II

Recombinación cromosomas homólogos

Profase I

Ciclos Biológicos

CICLOS BIOLÓGICOS

En los seres vivos con reproducción sexual tiene que producirse, como hemos visto, necesariamente la meiosis, para que los gametos sean haploides.

Según el momento en que se realice la meiosis, se distinguen los siguientes tipos de ciclos biológicos: haplontes, diplontes y diplohaplontes.

CICLOS BIOLÓGICOS

Haplontes Diplontes Diplohaplontes

Ciclo diplohaplonte de los musgos

Ciclo diplohaplonte de los helechos

Ciclo diplohaplonte de las espermafitas

Fecundación

Adulto 2n (esporofito)

Meiosis

Cigoto 2n

Gametofito ♂ n

Gametofito ♀ n

Ciclo biológico de las plantas