Tema 28: Ciclo Celular

1. Células SOMÁTICAS.

Ciclo Celular:

Es una compleja serie de eventos moleculares, mediante los cuales la célula crece, duplica sus estructuras y finalmente se divide, dando origen a células hijas entre las cuales se distribuyen equitativamente las estructuras duplicadas.

Fases del Ciclo Celular:

1. Interfase : Período del ciclo celular comprendido entre el inicio de la vida de la célula y el comienzo de la división celular. Se divide en tres etapas: G1, S y G2.

2. Fase M : Período del ciclo celular donde ocurre la repartición del material genético y la división física en dos células hijas. Esta fase se divide en Mitosis y Citocinesis, que la Mitosis a su vez comprende: Profase, Metafase, Anafase y Telofase.

Interfase:

G 1: Período que sigue a la mitosis precede al inicio de la síntesis de ADN. Durante esta etapa, las células crecen y efectúan el metabolismo normal; los organelos se duplican. Posee una duración muy variable, dependiente del tipo de célula.

S : Período ubicado entre G1 y G2. Durante esta etapa, las células duplican su material genético (replicación), tanto del ADN como de los cromosomas.

G 2: Período ubicado entre el fin de la síntesis de ADN y el inicio de la fase M. Durante esta etapa, las células continúan su crecimiento y se preparan para la mitosis.

Duración media (en horas) de las etapas del ciclo celular en diversos tipos de células:

Cromosomas:

Son estructuras filamentosas en

las que se asocia el material genético (hereditario) de las células. Están formados por ácidos nucleicos (ADN y ARN) y proteínas llamadas histonas. En metafase cada cromosoma presenta dos cromátidas iguales, separadas por el centrómero, que contiene el cinetócoro. La imagen es la de a continuación:

Clasificación de los Cromosomas:

Según el tamaño de los brazos: 1. Metacéntricos o mediales: Ambos brazos iguales.2. Submetacéntricos o submediales: Cada brazo es de tamaño diferente.3. Acrocéntrico o telocéntrico: Uno de los brazos casi inapreciable.

Gen:

Se trata de la unidad de la herencia que gobierna las características de un rasgo particular. En términos moleculares es el segmento de ADN que contiene la información para una sola molécula de polipéptido o ARN, incluyendo regiones transcritas pero no codificadas.

Locus:

Se trata de la posición de un gen en el cromosoma,

Alelo:

Formas alternas del mismo gen. Ej: puede existir un único gen para el color de los ojos, pero varios alelos, cada uno de los cuales da lugar a un color diferente de ojos.

Genoma:

Complemento de la información genética única para cada especie. El genoma es la totalidad de la información genética que posee un organismo o una especie en particular. El genoma en los seres eucarióticos comprende el ADN contenido en el núcleo, organizado en cromosomas, y el genoma mitocondrial.

Fase M – Mitosis:

Es un proceso que ocurre en el núcleo de las células eucarióticas y que precede inmediatamente a la división celular, consistente en el reparto equitativo del material

hereditario (ADN) característico. Este tipo de división ocurre en las células somáticas y normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados (cariocinesis), seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas.

Características:

Ocurre en todas las células somáticas. Se trata de un único evento de división celular que da como resultado dos (2) células

diploides. Cada cromosoma se comporta independientemente de su homólogo. Se trata de un proceso relativamente breve (de 1 a 2 horas). El material genético resultante de la mitosis se mantiene constante (2n).

Profase Temprana:

Condensación de los cromosomas. Las cromátidas hermanas permanecen unidas en el centrómero. En el citoplasma, los centriolos se mueven en dirección

hacia los polos.

Profase Tardía:

Continúa la condensación de los cromosomas. Desaparece la envoltura nuclear. Se ensambla el huso mitótico. Las fibras del huso se unen a los cromosomas.

Metafase:

Los 23 cromosomas (en el humano) son progresivamente dirigidos por el huso mitótico hacia el plano ecuatorial de la célula.

Anafase:

Los cromosomas son separados y sus cromátidas migran en direcciones opuestas hacia los polos respectivos.

Telofase:

Desaparece el huso mitótico. Los cromosomas se expanden.

Aparece una envoltura nuclear en cada polo.

Citocinesis:

División del citoplasma en el plano ecuatorial. Aparición de dos células hijas.

2. Células GERMINALES (Sexuales).

Esquema de la “Meiosis en Humanos”:

Meiosis:

Es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glándulas sexuales para la producción de gametos. Es un proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n). En los organismos con reproducción sexual tiene importancia ya que es el mecanismo por el que se producen los óvulos y espermatozoides (gametos). Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas,

Células Germinales Primordiales

Espermatogonias Ovogonias

Mitosis

Espermatocitos Ovocitos Primarios Primarios

Meiosis(1° División)

Espermatocitos Ovocitos Secundarios Secundarios

Meiosis(2° División)

Espermátidas Ovótidas

Modificaciones Morfofuncionales

Espermatozoides Óvulos (x4)

llamadas primera y segunda división meiótica o simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase. Su esquema de realización es:

1° División: 2° División:1. Profase I: 1. Profase II.

a) Leptoteno. 2. Metafase II.

b) Cigoteno. 3. Anafase II.

c) Paquiteno 4. Telofase II.

d) Diploteno.

e) Diacinesis.

2. Prometafase I.

3. Metafase I.

4. Anafase I.

5. Telofase I.

1° División – Meiosis I:

Profase I:

a) Leptoteno: Cromosomas son más delgados y largos que en mitosis. Presencia de cromómeros (regiones de condensación del ADN e

Histonas). Cromátidas íntimamente unidas.

Finalizando este período se produce la lateralización de los elementos axiales que unen ambas cromátidas hermanas, apareadas en cada cromosoma, proporcionando los elementos laterales del complejo

sinaptonémico.b) Cigoteno:

Apareamiento de cromosomas homólogos sin llegar a fusionarse, formando complejos sinaptonémicos.

Los complejos sinaptonémicos unen ambas cromátidas de un homólogo con las dos cromátidas del otro cromosoma homólogo.

Los grupos de cromatina (cromómeros) se evidencian más durante ésta fase.

c) Paquiteno:

Completación del apareamiento entre homólogos, encogiéndose y engordándose los cromosomas progresivamente.

En células germinales cuyos cromosomas sexuales son diferentes (Espermatocitos primarios), destaca una estructura llamada “par sexual” (correspondiente a los cromosomas X y Y) sin formar un verdadero complejo sinaptonémico.

Los nucléolos son muy evidentes. Formados los complejos sinaptonémicos se producen cortes en puntos

homólogos de cromátidas homólogas en contacto, lo que conduce a un intercambio recíproco de fragmentos homólogos de cromátidas homólogas “crossing over” o entrecruzamiento.

El Paquiteno representa el período más largo de la profase I, pudiendo durar días, semanas e incluso años.

d) Diploteno: El inicio de este período se evidencia por el comienzo de la

separación de los cromosomas homólogos. Desaparecen progresivamente los complejos sinaptonémicos. Los cromosomas homólogos permanecen unidos en los sitios

donde hubo entrecruzamiento (“quiasmas”), donde persisten los complejos sinaptonémicos.

Los cromosomas se encuentran aún más cortos que en el Paquiteno.

“Dictioteno”: Período difuso que aparece por lo general en la ovogénesis, pudiendo

durar unos 40 años en humanos. La cromatina adquiere nuevamente un aspecto laxo (eucromatina)

formándose los llamados cromosomas plumosos.e) Diacinesis:

Ocurre el fenómeno de terminalización de los quiasmas, los cuales se van desplazando hacia los extremos, partiendo desde los centrómeros.

Los cromosomas más largos podrían quedar unidos en quiasmas intermedios.

El nucléolo comienza a fragmentarse.

Prometafase I:

Condensación al máximo de los cromosomas. Disminución progresiva de tamaño del nucléolo hasta desintegrarse. Los microtúbulos del huso se unen a los cinetócoros (2) del

centrómero.

Metafase I:

Los cromosomas homólogos se disponen en el ecuador, listos para separarse. Permanecen aún los quiasmas terminales.

Anafase I:

Los cromosomas homólogos, con sus cromátidas unidas por sus centrómeros se dirigen a sus respectivos polos.

Los cromosomas cortos se separan más rápido, por no poseer quiasmas internos. Puesto que hubo intercambio de material genético entre cromátidas homólogas, al

separarse los cromosomas homólogos serán genéticamente diferentes de los correspondientes maternos y paternos.

Por lo general, ninguna cromátida conserva su naturaleza inicial. Cada una de las células hijas ahora es haploide (23 cromosomas), pero cada

cromosoma tiene dos cromátidas.

Telofase I:

Los cromosomas constituidos por dos cromátida terminan su ascensión a los polos de la célula.

Se empieza a formar la membrana nuclear y el ADN se desespiriliza, por lo tanto, obtenemos cromatina y vuelve a aparecer el nucléolo.

Desaparecen las fibras del huso mitótico. El citoplasma se empieza a invaginar y todos los orgánulos celulares

ya se han duplicado. Mientras el citoplasma se divide, las fibras del huso se dividen

formándose alrededor de los cromosomas, una nueva membrana nuclear, dentro del cual los cromosomas se encargan de originar los nuevos núcleos.

La citocinesis separa a las células.

2° División – Meiosis II:

Es muy parecida a la Mitosis, se divide en las siguientes etapas:

Profase II:

La membrana nuclear (si se formó durante la Telofase I) se disuelve, y aparecen las fibras del huso.

Metafase II:

Los cromosomas se ubican en el plano ecuatorial y las fibras del huso se pegan a las caras opuestas de los centrómero en la región del cinetocoro.

Anafase II:

El centrómero se divide y las entonces cromátidas, ahora cromosomas, son segregadas a los polos opuestos de la célula.

Telofase II:

Desaparece el huso mitótico, los cromosomas se expanden y aparece una envoltura nuclear en cada polo. La citocinesis separa a las células.

Cada célula resultante haploide tiene una combinación de genes distinta. Esta variación genética tiene dos fuentes:

1. Durante la meiosis, los cromosomas maternos y paternos se barajan, de modo que cada uno de cada par se distribuye al azar en los polos de la anafase I.

2. Se intercambian segmentos de ADN.

Conclusiones preliminares:

Interfase entre Divisiones: Después de la telofase I existe un período de interfase, sin replicación. El resultado de la 1° división meiótica es la formación de los núcleos hijos que

sufrirán la 2° división. La 2° división meiótica tiene por objeto la separación de las cromátidas,

dejándolas en células haploides.

Diferencias entre Mitosis y Meiosis:

MITOSIS MEIOSIS

Una división celular que produce dos células hijas.

Dos divisiones celulares que producen cuatro células hijas.

El número de cromosomas por núcleo se mantiene.

El número de cromosomas se reduce a la mitad.

Una fase S premitótica por división celular. Una fase S premeiótica para las dos divisiones celulares.

Normalmente no ocurre emparejamiento de homólogos.

Sinapsis completa entre homólogos en Profase I.

Normalmente no hay entrecruzamiento. Al menos un entrecruzamiento por par de

homólogos.

Los centrómeros se dividen en Anafase. Los centrómeros no se dividen en Anafase I pero lo hacen el Anafase II.

Proceso conservativo: los genotipos de las células hijas son idénticas al genotipo parental.

Genera variaciones entre los productos de la meiosis.

La célula que sufre mitosis puede ser diploide o haploide.

La célula que sufre meiosis es diploide.