Transcript xxii. mitosis y meiosis

Mitosis y meiosis
Mitosis
• Fase del ciclo celular en
que la célula se divide,
2n
produciéndose dos células
con el mismo contenido de
ADN.
• Manera de reproducirse de
organismos eucariotas
unicelulares y células
somáticas de
multicelulares.
2n
2n
Durante la mitosis
• Los cromosomas se
condensan
• Se rompe la envoltura
nuclear
• El citoesqueleto se
reorganiza para formar
el aparato mitótico
• Los cromosomas se
mueven a los polos
opuestos de la célula
Meiosis
2n
• Fase del ciclo celular
de células germinales
(gónada) en que una
2n
célula se divide,
2n
produciéndose cuatro
células haploides, es
decir con la mitad del
ADN que el
organismo
multicelular.
n
n
n
n
Que necesita la célula para poder dividirse y repartir su
ADN de manera equitativa?
• Condensar su ADN
(cromosomas), de tal manera
que se reparta solo una copia a
cada célula. Un set de
cromosomas para cada célula.
• Estructuras accesorias que
permitan tal distribución (huso
mitótico y centrosomas)
• Espacio libre para todos estos
procesos (desmantelar
membrana nuclear, retículo
endoplásmico, aparato de
Golgi).
Etapas de la mitosis
• Profase
• Prometafase
• Metafase
• Anafase
• Telofase
Profase
• Condensación de
cromosomas
• Inicio de la formación
del uso mitótico
• Centrosomas en polos
opuestos
• Ruptura de la
membrana nuclear
Prometafase
• Los comosomas se
acortan y se engrosan.
• Desarrollo del uso
mitótico
• Los microtubulos se
adhieren al centrómero
de los cromosomas
Metafase
• Cromosomas
alineados al centro.
Cada cromosoma
replicado (dos
cromatidas) esta unido
de su centrómero a un
microtúbulo de cada
polo celular.
Centrómero
Cromatidas hermanas
Anafase
• Las cromatidas
hermanas se separan y
se mueven a polos
opuestos.
• Acortamiento y
desplazamiento de los
microtúbulos del huso
mitótico.
Telofase
• Los cromosomas
alcanzan los polos de
la célula.
• Se forma el núcleo y
demás estructuras
membranales.
Citocinesis
División citoplásmica de las células. Mediante un
anillo contractil de miosina y actina. Empieza desde la
anafase
4n
2 (2n)
2n
n=1
2n
Regulación de la mitosis
MPF
Rompimiento de la membrana
nuclear
Inactivación de MPF en la
metafase (punto de verificación)
Que pasa en la célula al inactivar
a la quinasa
• Se revierten todos los procesos regulados
por MPF. Cómo?
• Actúan fosfatasas que remueven los grupos
fosfatos que MPF había agregado.
• En histonas (se descondensa el ADN).
• Reaparece el nucleo y organelos.
Reaparición de
la membrana
nuclear
Páginas para consultar animaciones o
películas sobre mitosis
• http://www.johnkyrk.com/mitosis.html
• http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/
mitosisisg/mitoan.html
• http://www.lewport.wnyric.org/jwanamaker/animations/mi
tosis.html
• http://www.pbs.org/wgbh/nova/baby/divi_flash.html
Meiosis
• Es un fenómeno
especializado en el
ciclo celular que
reduce el número de
cromosomas a la
mitad.
• Producción de
células hijas
haploides
2n
2n
n
2n
n
n
n
• Algunos organismos
inferiores se dividen
por meiosis
• En los animales y
plantas multicelulares
la meiosis está
restringida a las
células germinales
– Clave para la
reproducción sexual
• El desarrollo de la
progenie de un
organismo se inicia
con la fusión de esos
gametos con la
fertilización
• A diferencia de la mitosis, la meiosis resulta
en la división de una célula diploide en
progenie haploide
– Cada una contiene solo un miembro de cada par
de cromosomas homólogos que estuvieron
presentes en el progenitor diploide
Dos divisiones consecutivas
La reducción en el número de cromosomas se origina de dos
procesos de división nuclear y celular (meiosis I y meiosis II)
que derivan de una sola replicación del ADN durante la fase
S precedente del ciclo celular
• Al igual que la mitosis, la meiosis I inicia después de que
la fase S se ha terminado y los cromosomas se han
replicado produciendo cromátides hermanas idénticas
• Durante la meiosis I, los cromosomas homólogos primero
se emparejan uno frente a otro y luego se segregan a
diferentes células hijas
• Las cromátides hermanas permanecen juntas y
terminan así (un miembreo de cada par de
cromosomas formado por dos cromátides
hermanas) hasta culminar la primera división
meiótica.
• La meiosis I va seguida de la meiosis II, la cual se
parece a la mitosis en que la cromátides hermanas
se separan y se segregan a diferentes células hijas.
• La meiosis II termina con la producción de cuatro
células hijas haploides
• Cada una contiene solo una copia de cada
cromosoma
• El emparejamiento de los cromosomas homólogos
después de la replicación da como resultado la
recombinación de las cromátides entre
cromosomas
• La recombinación es clave para generar diversidad
genética, fenómeno crítico para la evolución de las
especies
– Da como resultado el intercambio de genes entre cromosomas
homólogos apareados
• Las diferencias genéticas entre individuos proporcionan el
material inicial para la selección natural, la cual permite a
las especies desarrollarse y adaptarse a cambios de las
condiciones medioambientales
• La recombinación entre cromosomas homólogos ocurre
durante la profase de la meiosis I
–
–
–
–
–
Leptoteno
Zigoteno
Paquiteno
Diploteno
Diacinesis
Profase de la meiosis I
Leptoteno
• El ADN comienza
condensarse.
• Las secuencias homologas
de los cromosomas
empiezan a reconocerse.
Leptoteno.
Lepto=delgado
Zigoteno
• Mayor condensamiento
del ADN.
• Comienza la sinapsis de
los cromosomas.
• Se forma el complejo
sinaptonémico.
• Inicia la recombinación
Complejo
sinaptonémico
•Esta estructura,
presente solamente
durante la profase
meiótica, sería la
mediadora estructural
del proceso de
apareamiento
cromosómico y el
soporte del de
recombinación génica.
•Mantiene a los
cromosomas homólogos
estrechamente asociados
y alineados
Paquiteno
• Termina la
recombinación.
• Los cromosomas
permanecen unidos en
los sitios de
cruzamiento (quiasma)
Diploteno
• Desaparece el complejo
sinaptonémico.
• Los cromosomas se separan en
casi toda su longitud pero
permanecen unidos en los
quiasmas (puntos de
recombinación).
• Indispensable para el
alineamiento correcto en la
metafase
• En este estado cada par de
cromosomas (llamados
bivalentes), consiste en 4
cromátides con su quiasma
claramente visible
Diacinesis
• Final de la profase I
• Transición a la
metafase
• Cromososmas
completamente
condensados unidos
por los quiasmas
• Durante la metafase I
los cromosomas
bivalentes se alinean
en el huso.
• La anafase I inicia con
la separación de los
cromosomas
homólogos de los
quiasmas
• Las cromátides
hermanas permanecen
unidas en sus
centromeros
• Cuando se completa la meiosis I, cada célula hija
ha adquirido un miembro de cada par de
cromosomas homólogos consistente en dos
cromátides hermanas
• La meiosis II inicia
inmediatamente después
de la citocinesis, antes de
que los cromosomas se
descondensen
– Parece una mitosis
– En la metafase II los
cromosomas se alinean en
el huso y los microtúbulos
se unen al cinetocoro de las
cromátides hermanas
• Inicia la anafase II
– Las cromátides hermanas se
segregan a polos opuestos
• La citocinesis II da logar a
la aparición de células
haploides
Regulación de la meiosis en los ovocitos
• La meiosis de los ovocitos
se regula en dos puntos
del ciclo celular
• El primero es en el
diploteno de la meiosis I
• Los ovocitos pueden
permanecer arrestados
durante mucho tiempo
(40-50 años en mujeres)
• La meiosis del ovocito se
reinicia en respuesta a un
estímulo hormonal y
continúa hasta la
ovulación
• La división celular con la
que termina la meiosis I
de los ovocitos es
asimétrica
• Se produce un ovocito de
tamaño normal y un
pequeño cuerpo polar
• El ovocito continua con la
meiosis II sin haber
reestructurado su núcleo o
descondensado los
cromosomas
• Los ovocitos vuelven a ser
arrestados en me metafase
II
• El factor responsable del arresto en metafase II
está presente en el citoplasma del ovocito
– Factor citostático
• Su componente primordial es una proteína
Permanece arrestado en la metafase II hasta la fertilización
Fertilización
• En la fertilización, el
espermatozoide se une a un
receptor específico sobre la
superficie del óvulo y se funde
en su membrana plasmática
• Termina la meiosis II
– Liberación del segundo cuerpo
polar
• Inicia el desarrollo de un nuevo
organismo diploide
• Contiene información genética
derivada de ambos progenitores
• Inician ciclos celulares
mitóticos
• Después de que
termina la meiosis el
huevo fertilizado
contiene 2 núcleos
haploides
– Pronúcleos
• Cada una derivado de
un progenitor
• Los dos pronúcleos (haploides) entran en
la fase S del ciclo celular y replican su
ADN conforme se acercan uno al otro
• Cuando se encuentran, el cigoto entra en
la fase M de su primera división por
mitosis
• Las envolturas de los pronúcleos se
rompen y los cromosomas condensados
se alinean en el aparato mitótico
• Termina mitosis
• Dos células embrionarias conteniendo un
genoma diploide