Biología. 2º bachillerato Unidad 12. Reproducción celular C.E.M HIPATIA-FUHEM Profesor: Miguel...

Biología. 2º bachilleratoUnidad 12. Reproducción celular

C.E.M HIPATIA-FUHEMProfesor: Miguel Ángel Madrid

12 La reproducción celular

12 El ciclo y la reproducción celular

1. La vida de la célula2. El ciclo celular.3. División celular:

1. Mitosis (cariocinesis)2. Citocinosis3. Importancia y significado biológico del

proceso mitótico.4. Meiosis5. Importancia y significado del proceso meiótico6. Los ciclos biológicos.7. Ventajas e inconvenientes de la reproducción

sexual.

1. La vida de la célula

Proceso de apoptosis

Paramecio en división

1. NACIMIENTO

2. CRECIMIENTO

3. DIFERENCIACIÓN

4. REPRODUCCIÓN O MUERTE CELULAR

Eritrocito: 120 días

Hepatocito: 150 días

Células epiteliales: 10 días

DIFERENCIACION

DIVISION

SUPERVIVENCIA / MUERTE

DIFERENCIACION

DIVISION

La diferenciación es el resultado de la

expresión diferencial de los genes

DIFERENCIACION

DIVISION

DIFERENCIACION

DIVISION

CICLO CELULAR

DIFERENCIACION

DIVISION

Las células madre son células indiferenciadas, perocon gran capacidad de proliferación y de diferenciación hacia distintos tipos celulares

En un individuo adulto las células madre selocalizan en tejidos que se renuevan constantementecomo la sangre, la piel o el intestino.

Cuanto más diferenciada es una célula, tiene menor capacidadde división, llegando incluso a perderla, como las neuronas o lascélulas musculares esqueléticas

1. La vida de la célula: muerte de una célula

1. Retracción celular. La célula se desprende de

sus vecinas. Arrugamiento por pérdida de agua

2. Condensación de la cromatina y fragmentación en oligonucleosomas

4. Ruptura de la célula en

fragmentos (fragmentos apostósicos)

Los fragmentos son ingeridos por

macrófagos

3. Formación de protuberancias en

la superficie celular (como burbujas)

La pérdida de control de la apoptosis parece estar involucrada en patologías comoel cáncer, sida, Alzheimer, Parkinsosn, ciertas isquemias cardíacas o artritis reumatoide.

1. La vida de la célula

Glóbulo blanco (situación normal)

Glóbulo blanco (apoptosis)

El suicidio celular: apoptosis

2. El ciclo celular

Citocinesis

Mitosis

2 células hijas

Célula

Citocinesis

Fase M de división

Punto R

Interfase

Comprende:- Interfase- División

- Cariocinesis o mitosis(división núcleo)

- Citocinesis(división del citoplasma)

El ciclo celular

Citocinesis

Mitosis

2 células hijas

Célula

Citocinesis

Fase M de división

Punto R

Interfase

INTERFASE- No división- Núcleo interfásico- Larga duración

- Comprende 3 períodos:- G1, S y G2

El ciclo celular

Fase G0Fase G0

Fase G1Fase G1

Fase permanente en células que no entran nunca en mitosis. Es la fase de diferenciación celular. Estado de quiescencia.

Comienza inmediatamente después del nacimiento de la célula.

Síntesis de proteínas y ARNm y aumento del tamaño celular. Intensa actividad biosintética (transcripción, traducción y síntesis proteica)

1 par de centriolos

Comienza inmediatamente después del nacimiento de la célula.

Síntesis de proteínas y ARNm y aumento del tamaño celular. Intensa actividad biosintética (transcripción, traducción y síntesis proteica)

1 par de centriolosReplicación del ADN y síntesis de histonas. (en este momento la célula tiene doble cantidad ADN)

Replicación del ADN y síntesis de histonas. (en este momento la célula tiene doble cantidad ADN)

Transcripción y traducción de genes que codifican proteínas necesarias para la división (huso mitótico). Duplicación de los centriolos

Condensación cromatina cromosomas

Transcripción y traducción de genes que codifican proteínas necesarias para la división (huso mitótico). Duplicación de los centriolos

Condensación cromatina cromosomas

División celularDivisión celular

Fase de mitosis

División del citoplasmaDivisión del citoplasma

CitocinesisCitocinesis

Fase SFase S

Interfase

Fase G2Fase G2

G1: 4 HORAS

S: 9 HORAS

G2: 4 HORAS

MITOSIS: 1 HORA

Las células que permanecen en Go son células que han salido del ciclo celular. Puede haber de dos tipos:a) Las que permanecen de forma indefinida en GoSon células adultas que han perdido su capacidad de división. Se generan en El desarrollo embrionario, y tras la diferenciación celular no se vuelven a dividir.No se reponen si se pierden por lesión. Ej. Fibras muscularesb) Las que se encuentran temporalmente en Go.Se encuentran en Go pero reanudan su división cuando se les estimula conDetermiandos factores, Ejemplo fibrocitos de la piel y células del músculo liso.

Las células cancerosas, debido a la acumulación de mutaciones, han perdido la regulación del ciclo celular, por lo que su comportamiento es anormal y se dividen indefinidamente, amontonándose unas con otras.

REGULACION DEL CICLO CELULAR

Punto de restricción

FACTORES DE CRECIMIENTO

CÉLULAS ANIMALES

Al final de G1 aparece un punto de restricción o control (punto de no retorno a partir del cual es imposible impedir que no suceda S y G2)

En algunas células (neuronas, células musculares) antes de llegar a R se expresan algunos genes que producen una alta especialización. Permanecen en Go

TRANSFORMACIONES DEL ADN DURANTE EL CICLO CELULAR

Tras la mitosis la

célula es 2n= 2C

C= cantidad de ADN que hay en las diferentes fases del ciclo celular. En gametos N = C, en células somáticas 2n = 2C

Al final de S la célula posee un valor de ADN de

El ciclo celular

NucléoloARNm

Duplicación del ADN

Cromátidas hermanas

ProfaseMetafaseAnafaseTelofase

1. Si denominamos C a la cantidad de ADN que hay en las diferentes fases del ciclo celular, la unidad, 1C, es la que existe en los gametos de un organismo diploide.

2. En la fase S, las células somáticas, al ser diploides, tienen una cantidad de ADN de 2C. Es decir, son células 2n 2C.

4. Tras la mitosis, la célula hija vuelve a tener una cantidad 2C. Es decir, son células 2n 2C.

3. En la fase G2, tras la replicación, el valor de la cantidad de ADN es 4C.Es decir, son células 2n 4C.

SG1 G2

INTERFASE

G1 S G2 M

Gráfica que muestra la variación de ADN durante el ciclo celular

Las células animales son diploides (2n), es decir, contienen dos copias de cada cromosoma .Durante la fase S se duplica la cantidad de ADN de la célula. Este contenido se mantiene enla fase G2 y en fase M, y se reduce tras la citocinesis.

Recordemos la estructura de un cromosoma antes de seguir

Cromosoma anafásico Cromosoma metafásico

Brazos

Telómero

Constricción secundaria

Centrómero o constric 1ªria

CinetocoroCinetocoro:

CromátidasTelómero

Brazos

Constricción secundaria. Zonas asociadas a los

nucléolos. Regiones NOR

Satélite

Centrómero: une cromátidas

Tipos de cromosomas

Metacéntrico Submetacéntrico

Acrocéntrico Telocéntrico

Y los tipos de cromosomas

Brazos iguales Brazos ligeramente desiguales

Brazos desiguales. Centrómero desplazado hacia un extremo.

Cromosoma con un solo brazo. Centrómero en un extremo.

CICLO CELULAR Y DIVISIÓN CELULAR

EL CICLO CELULAR

MG1 G2S

DIVISIÓN CELULAR

MEIOSIS MITOSIS

1º División meiótica 2º División meiótica

Cuatro célulashaploides diferentes

ProfaseAnafaseMetafaseTelofase

Dos célulasdiploides idénticas

INTERFASE

Intensa actividad de síntesis de proteínas

(transcripción y traducción)

Duplicación del ADN

Comienza la condensación de los cromosomas

División celular: Mitosis (división del núcleo)

PROFASE METAFASE

ANAFASE TELOFASE

División celular

Consta de dos procesos

MITOSIS CITOCINESIS

En organismos eucariotas unicelulares y algunos pluricelulares supone un método de

REPRODUCCIÓN CELULAR

En el resto de pluricelulares permite el

CRECIMIENTO, DESARROLLO Y

REGENERACIÓN DE TEJIDOS

División celular

Antes de comenzar la mitosis recuerda:

- Fase S: Se ha producido la duplicación del ADN (la célula pose doble cantidad de ADN)

- Fase G2: Se duplican los centriolos. Se constituyen dos centrosomas

Tema 2: Mitosis y meiosis 31

Recuerda la estructura del cromosoma metacéntrico

a) Microtúbulos astrales: sitúan a cada centrosoma en cada polo de la célula.

b) Microbúbiulos cinetocóricos: se unen a los cromosomas y dirigen sus movimientos.

c) Microtúbulos polares: tienden a separar los dos polos de la célula.

Los 3 tipos de microtúbulos que constituyen el huso mitótico

La división celular o fase M

Cinetocoro

Fibras cinetocóricas

Profase

Duplicación del centrosoma Condensación del ADN

Microtúbulos

Fragmentación de la envoltura nuclear

Placa cinetocórica

Metafase Anafase TelofaseHuso

mitótico

Placa ecuatorial

Separación de cromátidas hermanas Formación de envoltura nuclear

Nucléolo

El ciclo celular (profase)

1. Formación de cromátidas (condensación cromosomas)

2. Desaparece nucléolo (El ADN queda estructurado en los cromosomas). NO se volverá a ver hasta el final de mitosis.

3. Migración de cada diplosoma a un polo de la célula. Formación del centrosoma.

4. Formación de microtúbulos polares. Constitución del huso acromático. En células vegetales parten de una región que actúan de OM, en animales crecen a partir del centrosoma.

5. El núcleo se hincha (entra agua). 6. Se disgrega la lámina fibrosa. La doble

membrana nuclear se fragmenta en vesículas.

7. Formación del cinetocoro. Formación de las fibras cinetocóricas o cromosómicas a partir de él.

El ciclo celular (profase)

El ciclo celular (metafase)

1. Se completa la desaparición de la membrana nuclear.

2. Los cromosomas se disponen en el ecuador de la célula (placa ecuatorial)

3. Se observa, al final, los cromosomas metafásicos (cada uno con dos cromátidas).

4. El huso mitótico, completamente desarrollado, se extiende de polo a polo

El ciclo celular (metafase)

El ciclo celular (anafase)

1. Separación de cromátidas hermanas (se forman cromosomas anafásicos, con 1 sola cromátida)

2. El desplazamiento se produce por acortamiento de microtúbulos cinetocóricos (despolimerización de la tubulina)

3. Alargamiento del huso mitótico. Adición de tubulina a los mirotúbulos polares.

El ciclo celular (anafase)

Acortamiento de microtúbulos cinetocóricos desplazamiento de cromosomas hijos a los polos

Acortamiento de microtúbulos polares aleja los dos polos

Los microtúbulos astrales empujan los polos

El ciclo celular (telofase)

1. Llegada de los cromosomas anafásicos a cada polo de la célula.

2. Descondensación de los cromosomas. (se facilita transcripción y formación del nucléolo a partir de NOR)

3. Desaparecen los cinetocoros.4. Alargamiento de los microtúbulos

polares, lo que produce la separación la máximo de los dos poloss celualres.

5. Los microtúbulos cinetocóricos se acortan y desaparecen.

6. Formación de la lámina fibrosa (por vesículas del RER) alrededor de cada grupo de cromátidas. .

7. Se facilita la construcción de la envoltura nuclear (apartir de la lámina fibrosa)

El ciclo celular (telofase)

División delnúcleo

(cariocinesismitosis)

División delCitoplasma(citocinesis)

Profase Metafase Anafase Telofase

Comprende

Dividida en

Membranaplasmática

Nucleolo

Cromatina

Membrananuclear

Citoplasma

Centríolos

Microtúbulosdel áster

Comienza a desaparecer lamembrana nuclear

Empiezan avisualizarse loscromosomas

Los centriolosYa duplicados van a los polos opuestosde la célula

Se empieza aconstituir elhuso mitótico

Los cromosomasse colocan en elecuador

Las cromátidashermanas de cadacromosoma se separan, cada una va a un polo

La célula comienzaa estrangularse

Empieza a formarsela membrana nuclear

Las cromátidasse descondensan

Resultado final: dos célulashijas idénticas a la madre

En células vegetales la separación de las dos células hijas se produce porla formación de un tabique:El fragmoplasto

Pared celular

Membranaplasmática

Prophase

Animal Cell Plant Cell

Photographs from: http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/Stages.htm

Spindle fibers

Centrioles

Metaphase

Anaphase

TelophaseAnimal Cell Plant Cell

Mitosis Animation(para ello accede a la siguiente página)

http://www.cellsalive.com/mitosis.htm

Reproducción sexualReproducción asexual

ASEXUAL SEXUAL

1 Solo individuo. 2 individuos.

Descendientes idénticos a los progenitores (no variabilidad)

Se genera variabilidad:

División de las células por mitosis División de células por meiosis (gametos y meiosporas, en hongos y plantas).

Organismos unicelulares: bipartición, pluripartición, gemación.

Partenogénesis (n)

Se producen dos células hijas.

Pluricelulares: gemación (cnidarios)Escisión no fragmentación (cnidrios y anélidos).En plantas: esporas o multiplicación vegetativa.

¿Cómo se genera variabilidad?

Combinaciones de cromosomas

Mezcla al azar de genes de ambos progenitores. Solo

un miembro de cada pareja de homólogos va a cada

gameto

Recombinación de genes en meiosis

Inconvenientes reproducción asexual

Mayor gasto energéticoNo se genera variabilidad

Dificultad de los procesos de gemetogénesis,

encuentro de gametos (fecundación) y desarrollo

del cigoto

Inconvenientes reproducción sexual

Si el ambiente cambia es posible la no adaptación (extinción de la especie)

Mitosis Otras formas de mitosis

Citocinesis

PleuromitosisEnvoltura nuclear

Cromosomas unidos por el cinetocoro a la parte interna

de la envoltura nuclear

Amitosis

Amitosis en un protozoo ciliado

Macronúcleo

Micronúcleo

Célula animal

Estrangulamiento

Célula vegetal

Fragmoplasto

Bipartición longitudinal Roseta de individuos

Esquizogonia en Plasmodium

Gemación

La reproducción: asexual y sexual

BulbosTubérculosRizomasEstolones

Partenogénesis sexual

Pulgones: generaciones de

verano

Crustáceo de agua dulceMacho de Artemia salina

Zángano de abejas

MEIOSIS

1ª DIVISIÓN MEIÓTICA. REDUCCIONAL. MEIOSIS I

2ª DIVISIÓN MEIÓTICA. ECUACIONAL. MEIOSIS II

Interfase(duplicación ADN y centriolos)

Interfase(sin duplicación)

nGametos o

esporas

SE PRODUCEN DOS CARIOCINESIS Y DOS CITOCINESIS

Gametos: Precisan unirse a otros gametos para dar un nuevo individuo (excepto

partenogénesis)

Esporas: se desarrollan directamente y sin unirse a otras células dan un nuevo individuo

¿Por qué en la meiosis se producen células (gametos)

haploides?

La meiosis

Profase I

Metafase I

Anafase I

Telofase I

Profase II

Metafase II

Anafase II

Telofase II

Intercinesis Leptoteno Zigoteno Paquiteno

Diploteno

Diacinesis

La meiosis

Profase I

Leptoteno Zigoteno Paquiteno

Diploteno Diacinesis

VER PROCESODE SINAPSIS

La meiosis

Profase I. Leptoteno

1.Constitución de los cromosomas (no se aprecian).

2.Los cromosomas se unen a la membrana nuclear (lámina fibrosa) mediante placas de unión bouquet

3.Formación del huso mitótico.

La meiosis

Profase I. Zigoteno

1.Apareamiento de homólogos (sinapsis). Formación complejo sinaptonémico (apareamiento gen a gen)

2.Formación de tétradas o bivalentes

La meiosis

Profase I. Paquiteno

1.Sobrecruzamiento (crossing-over) o intercambio de material genético entre cromátidas no hermanas

2.La consecuencia del intercambio de genes es la recombinación génica

CROSSING-OVER

Intercambio de un segmento de DNA entre los dos Cromosomas homólogos durante la meiosis, su resultado es una combinación nueva de material Genético en el gameto

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.

• Quiasma es el punto (lugar físico) donde ocurre intercambio de material genético o “crossing over”.

La meiosis

Profase I. Diploteno

Los cromosomas homólogos inician su separación, permaneciendo unidos por los quiasmas (puntos de sobrecruzamiento)

Etapa larga, puede durar días, años…

La meiosis

Profase I. Diacinesis

1. Condensación de cromosomas (2 cromátidas en cada uno)

2. Desaparece nucléolo.

3. Desaparece mb nuclear.

4. Se forman fibras cinetocóricas

La meiosis

Leptoteno

Zigoteno

Paquiteno

Diploteno

Diacinesis

Cromosomas homólogos

Cromátidas hermanas

Quiasma

Nódulo

VER COMPLEJOSINAPTONÉMICO

La meiosis

Complejo sinaptonémico

Ejes laterales

Cromátida hermana

Eje central

Nódulo de recombinación

Cromátida hermana

La meiosis

Metafase I

En la placa ecuatorial se disponen las tétradas unidas por los quiasmas

La meiosis

Anafase I

Los pares de cromosomas homólogos se separan. Se separan cromosomas completos

La meiosis

Telofase I

Reaparece mb nuclear y nucléolo. Los cromosomas sufren una pequeña

descondensación.Se obtienen dos células hijas n

La meiosis

Profase II

Metafase II

Anafase II

Telofase II

Intercinesis

La meiosis II se precede de una breve interfase

denominada intercinesis (no se duplica el ADN).

Ocurre simultáneamente en las dos células hijas

Los ciclos biológicos

Ciclo haplonte Ciclo diplonte Ciclo diplohaplonte

Los ciclos biológicos (haplonte)

Adultos n

Mitosis

Gametos n

Cigoto 2n

Meiosis

Fecundación

MEIOSIS CIGÓTICA

Los ciclos biológicos (diplonte)

Adulto 2n

Meiosis gamética

Gametos nCigoto 2n

Fecundación Mitosis

MEIOSIS GAMÉTICA

Los ciclos biológicos (diplohaplonte)

Fecundación

Adulto 2n(esporofito)

Meiosis

Cigoto 2n

Gametofito ♂ n

Gametofito ♀ n

MEIOSIS ESPOROGÉNICA

Gráfica del ciclo celularC

Tiempo

G1 S G2 MI INTERF MII INTERFASE

Comparación entre mitosis y meiosisMITOSIS MEIOSIS

Ocurre en la mayoría de las células eucarióticas.

Ocurre en la formación de gametos en células eucarióticas.

No hay apareamiento de cromosomas homólogos.

Los cromosomas homólogos se parean en sinapsis y puede ocurrir entrecruzamiento.

Se mantiene el número de cromosomas.

El número de cromosomas se divide de diploide a monoploide.

Una división. Dos divisiones.

Se producen dos células hijas. Se producen cuatro células hijas.

Las células hijas son idénticas entre sí y a la célula madre.

Las células hijas tienen combinaciones variadas de cromosomas y no son idénticas a la célula madre.

Especie 2n

Ser humano (Homo sapiens)Guisante (Pisum sativum)Mosca fruta (Drosophila melanogaster)Ratón doméstico (Mus musculus)Lombriz intestinal (Ascaris)Paloma (Columba livia)Boa constrictor (Constrictor constrictor)Grillo (Gryllus domesticus)Azucena de trompeta (Lilium longiflorum)Helecho indio (Ophioglossum reticulatum)

80362224

Número de cromosomas (2n) de algunas especies

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¿ Qué es la Reproducción celular? Bases de la Reproducción celular 1 Procesos reproducción celular Clases de Reproducción Reproducción celular En Procariotas.

Reproducción Celular.

Reproducción celular

REPRODUCCIÓN CELULAR