NÚCLEO Y CICLO CELULAR

NÚCLEO 1. FORMA Y POSICIÓN 2. TAMAÑO 3. NÚMERO 4. ESTADOS 1. Célula animal: central y esférico 2. Célula vegetal: excéntrico y discoidal, por las vacuolas 2. TAMAÑO 1. Depende de la actividad celular. 2. Cuando la relación nucleoplasmática es mínima la célula se divide: RNP = Vn / (Vc-Vn) Con Vc= volumen citoplasma Vn= columen núcleo 3. NÚMERO 1. Sin núcleo: eritrocitos. 2. Un núcleo: mayoría 3. Binucleadas: hepatocitos. 4. Multinucleadas: osteoclastos 4. ESTADOS 1. Interfásico: en reposo, todos sus componentes. 2. Mitótico: en división, desaparecen componentes. 5. COMPONEN-TES 1. Carioteca o membrana nuclear (1*) 2. Nucleoplasma, carioplasma o matriz nuclear (2*) 3. Cromatina (3*) 4. Nucleolo (4*)

ESTRUCTURA DEL NÚCLEO INTERFÁSICO (I)

(1*) ENVUELTA NUCLEAR O CARIOTECA Membrana nuclear externa: Con ribosomas en su cara citoplasmática. Se continúa con el RE. Su existencia diferencia procariotas de eucariotas. 2ª barrera de permeabilidad surgida durante la evolución celular. Membrana doble. Funciones: Separar el núcleoplasma del hialoplasma. Regular intercambios núcleo-citoplasmáticos. Coordinar la acción genética con la actividad citoplasmática Espacio perinuclear o intermembrana, continuación del lumen del RE Membrana nuclear interna: En su cara interna, nucleoplasmática, se encuentra la lámina nuclear. Complejo del poro (a*) Lámina nuclear: Formada por filamentos intermedios de laminina nuclear. Funciones: Contribuye a la formación de los poros. Proporciona estabilidad a la membrana. Contribuye a la organización de la cromatina Contribuye a la formación de la envuelta nuclear tra la división del núcleo. Citosol Nucleoplasma Cromatina

(a*) COMPLEJO DEL PORO (I) Estructuras que interrumpen la envoltura nuclear. Formadas por 2 anillos de 8 subunidades proteicas (un anillo en cada membrana) con un hueco central que puede estar obturado por otra unidad proteica central. Permite el paso de sustancias de gran tamaño como proteínas y subunidades ribosómicas. Membrana nuclear externa Espacio perinuclear Espacio perinuclear 100 Å Proteína cónica Proteína central Membrana nuclear interna

POROS ENVUELTA NUCLEAR (II)

(2*) NUCLEOPLASMA Nucleoplasma Llamado también carioplasma o matriz nuclear. Dispersión coloidal en cuya composición destaca el agua, red proteica similar al citoesqueleto que constituye también la lamina nuclear, iones (K+, Ca2+, Mg2+) ribonucleoproteínas, nucleótidos enzimas implicadas en la síntesis de ácidos nucleicos. Inmersos en él está la cromatina y el nucléolo. Nucleoplasma

(3*) CROMATINA Estructura: ADN + histonas, página 88 libro, powerpoint tema 5. Tipos de cromatina: Heterocromatina: forma condensada, inactiva (no transcripción a ARNm) Eucromatina, forma extendida, activa (si transcripción a ARNm), más abundante en interfase.

(4*) NUCLEOLO Estructura, región o corpúsculo del núcleo. Número: uno o dos en células jóvenes y uno o ninguno en células “viejas”. Composición: ARN, proteínas citoplasmáticas y ADN asociado. Estructura, diferenciamos dos zonas: Fibrilar: generalmente central, con ARNn, proteínas y ADN asociado que constituye el NOR (organizador nucleolar), a partir del que se forma el ARNn y de éste el ARNr. Se forman a la vez varios ARNn lo que constituyen “estructuras plumosas”. Granular: generalmente periférico, con gránulos de ribonucleoproteínas (ARNr asociado a proteínas que forman las subunidades ribosómicas) Función: Sintetizar ARNr. Fomar las subunidades ribosómicas

ESTRUCTURA DEL NÚCLEO INTERFÁSICO, REPASO (II) Retículo endoplasmático Heterocromatina Nucléolo Eucromatina Membrana nuclear externa Membrana nuclear interna Envoltura nuclear Espacio perinuclear Lámina nuclear Nucléolo Nucleoplasma Poro nuclear Ribosomas

NÚCLEO EN DIVISIÓN Durante la cariocinesis o división del núcleo: Estructura cromosoma: Dos cromátidas: mitades longitudinales, simétricas e iguales pues son el resultado de la duplicación del ADN durante la interfase. Centrómero: constricción primaria o estrechamiento por donde se unen las cromátidas, divide al cromosoma en dos brazos (criterio de clasificación) (1*) Brazos: cada porción en que el centrómero divide al cromosoma (criterio de clasificación) (1*) Cinetocoro: disco proteico a ambos lado del centrómero, donde se enganchan los microtúbulos del huso mitótico. Telómero: extremo del cromosoma, dan estabilidad impidiendo que los cromosomas se unen entre sí. No se transcriben por lo que el cromosoma se va acortando en cada división, la célula pierde información y degenera, determinan el número de ciclos celulares. Satélite (SAT): porción esférica separada del resto por una constricción secundaria, solo en cromosomas con NOR. Bandas: segmentos que se tiñen con diferente intensidad. Característico de cada par de cromosomas homólogos, permitiendo identificarlos, numerarlos y ordenarlos y detectar anomalías. Durante la cariocinesis o división del núcleo: Se forman los cromosomas al condensarse la cromatina, no hay síntesis de ARN pues no se puede transcribir el ADN. Desaparece el nucléolo. Desaparece la membrana nuclear, con lo que los cromosomas se dispersan por el citoplasma.

TIPOS DE CROMOSOMAS Metacéntrico Clasificación según la posición del centrómero (tamaño de los brazos): Metacéntricos, centrómero en el medio, brazos iguales. Submetacéntricos , centrómero submedial, un brazo algo más largo. Acrocéntricos, centrómero muy cerca del extremo, un brazo mucho más largo. Telocénticos, centrómero en el extremo o muy cerca, solo se distingue un brazo. Al brazo corto se le llama “p” y se le sitúa por encima del centrómero y al brazo largo “q” y se le sitúa por debajo. Clasificación según el número de cromátidas: Metafásicos: 2 cromátidas, en profase y metafase. Anafásicos: 1 cromátida, en anafase y telofase (principio) Submetacéntrico Acrocéntrico Telocéntrico Anafásico Metafásico

CARIOGRAMA Y CARIOTIPO Cariotipo: conjunto de características que permite distinguir los cromosomas de las distintas especies.   Cariograma: representación gráfica ordenada de las parejas de cromosomas homólogos.

CICLO CELULAR (I) Conjunto ordenado de sucesos en una célula desde su formación hasta que se divide. Fases: Interfase, entre dos divisiones sucesivas, el material genético se duplica y la célula crece, comprende: Fase G1 o postmitótica Fase S o sintética Fase G2 o premitótica División, comprende: Cariocinesis o división del núcleo, por mitosis y excepcionalmente por meiosis. Citocinesis o división del citoplasma.

CICLO CELULAR (II) G1 (Postmitótica) S (Sintética) G2 (Premitótica)

CICLO CELULAR (III)

CICLO CELULAR (IV) G0 Punto R Interfase S G1 Célula Citocinesis G2 Mitosis Citocinesis 2 células hijas Fase M de división

VARIACIÓN DE LA CANTIDAD DE ADN DURANTE EL CICLO CELULAR 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. Duplicación del ADN ARNm Nucléolo S G1 G2 Cromátidas hermanas Telofase Anafase Metafase Profase 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.

TRANSFORMACIONES DEL CROMOSOMA DURANTE EL CICLO CELULAR

CONTENIDO DE ADN DURANTE EL CICLO CELULAR (MITOSIS) (Unidades arbirarias de tiempo)

CONTENIDO DE ADN DURANTE EL CICLO CELULAR (MEIOSIS, FORMACIÓN DE GAMETOS) s 1ª Div. Meiótica G1 2ª Div. Meiótica Contenido de ADN Tiempo 1 2 3 4 5 A B C D E F G

MITOSIS MITOSIS PROFASE ˃ TELOFASE ˃ METAFASE ˃ ANAFASE PROFASE

PROFASE (PRO=ANTES) Condensación del ADN, cromosomas comienzan a hacerse visibles. Fragmentación de la membrana nuclear. Desaparición del nucleolo, su ADN queda en los cromosomas. Formación del huso mitótico (a*) Los diplosomas se alejan por alargamiento de los microtúbulos polares.

(a*) HUSO MITÓTICO O ACROMÁTICO (MICROTÚBULOS) Diferenciamos: Microtúbulos polares: forman el huso pero no tienen cromosomas insertados. Microtúbulos cinetocóricos: forman el huso y poseen cromosomas insertados. Microtúbulos astrales: no forman parte del huso.

METAFASE (META = ENTRE) Cromosomas máxima condensación. Aparece el cinetocoro. Los cromosomas se fijan a los microtúbulos cinetocóricos del huso. Cromosomas en placa ecuatorial o metafásica (centro célula) por alargamiento de los microtúbulos cinetocóricos, cada cromátida se orienta hacia cada polo, perpendicular a los microtúbulos.

ANAFASE (ANA= DE NUEVO) Separación de cromátidas hermanas por acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos, con forma de “V” y con el vértice hacia cada polo. Separación de los polos celulares por alargamiento de los microtúbulols polares.

TELOFASE (TELO = FIN) Cromátidas en polos, se descondensan y desaparece el cinetocoro. Formación envoltura nuclear. Aparece el nucléolo.

MEIOSIS (FASES) MEIOSIS MEIOSIS I PROFASE I LEPTOTENO ZIGOTENO PAQUITENO DIPLOTENO DIACINESIS METAFASE I ANAFASE I TELOFASE I MEIOSIS II PROFASE II METAFASE II ANAFASE II TELOFASE II INTERFASE O NO MEIOSIS (FASES) Meiosis I (1ª división meiótica): Apareamiento homólogos. Recombinación genética. Segregación homólogos. Meiosis II (2ª división meiótica): Separación de cromátidas recombinados.

FASES DE LA MEIOSIS Intercinesis 1ª División 2ª División Profase I Metafase I Profase II Anafase I Metafase II Anafase II Telofase I Telofase II

1ª DIVISIÓN MEIÓTICA: PROFASE (I) 2 1 3 Leptoteno Zigoteno Paquiteno Se inicia condensación de cromatina. Cromosomas formados por dos cromátidas. Apareamiento de homólogos (sinapsis o coorientación) mediante filamentos proteicos (complejo sinaptonémico) Sinapsis completada. Bivalente (2 homólogos) o tétrada(4 cromátidas) Entrecruzamiento, sobrecruzamiento o crossing over ,se producen roturas en las cromátidas unidas y su posterior unión alternada, resultado recombinación con intercambio de segmentos entre cromátidas no hermanas y homólogas 4 Diploteno 5 Diacinesis Aumenta la condensación, visibles los 4 cromátidas. Continúan los quiasmas. Comienza a desaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Se ha formado el huso mitótico. Separación de cromosomas homólogos. Quiasmas visibles (prueba sobrecruzamiento)

1ª DIVISIÓN MEIÓTICA: METAFASE (I) Desaparece totalmente la membrana nuclear y el nucleolo. Máxima condensación de bivalentes. Bivalente situados en la placa ecuatorial, cada miembro del par de homólogos se orienta al azar hacia un polo.

1ª DIVISIÓN MEIÓTICA: ANAFASE (I) Separación de cromosomas homológos hacia los polos con 2 cromátidas cada uno ( se rompen los quiasmas)

1ª DIVISIÓN MEIÓTICA: TELOFASE (I) Cada homólogo está en un polo. En cada polo hay la mitad de cromosomas que en el núcleo original. Puede o no aparecer la membrana nuclear y los cromosomas desespiralizarse

INTERCINESIS Y 2ª DIVISIÓN MEIÓTICA 1. Dos células con la mitad de cromosomas 2. No duplicación del ADN 1. Desparece la membrana nuclear. 2. Duplicación diplosomas. 3. Formación huso. Metafase II 1. Cromosomas (2 cromátidas) en placa ecuatorial. Anafase II 1. Separación de cromátidas que migran hacia los polos. Telofase II 1. Desespiralización de cromosomas 2. Aparece la membrana nuclear y el nucleolo 3. Desaparece el huso Intercinesis Profase II Metafase II Anafase II Telofase II

SIGNIFICADO BIOLÓGICO MITOSIS 1. Conservar el material genético: se originan dos células hijas con reparto cualitativa y cuantitativamente idéntico. 2. Reproducción de unicelulares 3. Desarrollo, crecimiento y regeneración de tejidos en pluricelulares MEIOSIS 1. Producción de gametos y esporas haploides. 2. Mantiene constante la dotación cromosómica de cada especie: tras la fecundación se restaura la dotación diploide. 3. Aumentar la variabilidad genética: combinación al azar de homólogos y recombinación. 4. Sobre la variabilidad genética actúa la selección natural que es uno de los factores de la evolución.

DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS Una cariocinesis Dos cariocinesis y dos citocinesis División conservacional: a cada replicación del ADN le sigue una división. División reduccional: a cada replicación del ADN le siguen dos divisiones. Da lugar a dos células con el mismo número de cromosomas que la madre. Da lugar a cuatro células con la mitad de cromosomas que la madre. Durante la profase no hay ni sinapsis, ni entrecruzamiento, ni, por lo tanto, después hay quiasmas ni recombinación, los cromosomas se comportan independientemente y la información genética no varía Durante la profase I hay sinapsis y entrecruzamiento, y, por lo tanto, después hay quiasmas y recombinación, hay variabilidad genética. Durante la metafase los cromosomas se encuentran en la placa metafásica no apareados. Durante la metafase I los cromosomas están en la placa metafásica formando bivalentes. Durante la anafase se separan las 2n cromátidas hermanas . Durante la anafase I no se separan las cromátidas hermanas sino que emigran juntas hacia uno de los polos. Los cromosomas de las células hijas son idénticos (salvo mutación) a los de la madre. Los cromosomas de las células hijas no son idénticos a los de la madre pues son el producto de la recombinación genética entre cromátidas de cromosomas homólogos. Se da generalmente en las células madres de las células somáticas. Se da en las células madres de los gametos y de las meiosporas.

COMPARACIÓN MITOSIS Y MEIOSIS

TIPOS DE MEIOSIS CIGÓTICA (INICIAL) → CICLO HAPLOTE: Meiosis en la 1ª división del cigoto. Solo el cigoto es diploide. Protoctistas, hongos. INTERMEDIA O ESPOROGÉNICA → CICLO DIPLOHAPLONTE: El esporofito (2n) sufre meiosis formando esporas (n) que al germinar producen el gametofito (n) que origina gametos (n) que al unirse forman el esporofito (2n) Plantas TERMINAL O GAMÉTICA → CICLO DIPLONTE: Meiosis en la formación de gametos (n). Solo los gametos son haploides.

CITOCINESIS Citocinesis vegetal o septación: Formación de fragmoplasto por asociación de vesículas del aparato de Golgi con fibras del huso mitótico. Crecimiento centrífugo (de dentro a fuera). El contenido de las vesículas forma la lámina media de las hijas, su membrana la de las hijas. Citocinesis animal o estrangulación: Anillo contráctil de microfilamentos de actina y miosina. Contracción centrípeta (de dentro a fuera) Hasta estrangulamiento citoplasma.

REPRODUCCIÓN ASEXUAL EN UNICELULARES 1 2 3

CONTROL DE CICLO CELULAR, APOPTOSIS El control se efectúa mediante proteínas como: Factores de crecimiento, se unen a receptores de membrana que activan a las ciclinas. Ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas (CdK) , son enzimas que actúan en los llamados “puntos de control” que activan o inhiben el ciclo (1*): Punto G1, al final de G1. Punto G2, al final de G2. Punto M, al final de la metafase. APC (complejo promotor de anafase), activa el final de la mitosis. MCM (complejo mantenimiento minicromosomas), activa la replicación y la géminis que la impide. Apoptosis: Mecanismo de autodestrucción de la célula. Cuando ha completado su vida o ha sufrido un daño irreversible. Protege al ser pluricelular de la degradación del material genético por acumulación de mutaciones.