CICLO CELULAR. El ciclo celular es una secuencia ordenada de eventos que conducen a la proliferación y división celular en la que una célula madre da.

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1 CICLO CELULAR

2 El ciclo celular es una secuencia ordenada de eventos que conducen a la proliferación y división celular en la que una célula madre da lugar a dos células hijas. De la adecuada coordinación del ciclo celular depende el desarrollo del organismo, su crecimiento y la renovación de sus células

3 El ciclo celular se divide en dos fases: interfase y fase M o mitosis. La interface es la fase de replicación y preparación para la fase M que es la fase de división celular que incluye la mitosis.

4  La interfase se divide en 3 fases: G1, S y G2. En la fase G1 (Growth 1) la célula crece, aumentando su masa celular. Es la primera fase del ciclo, sensible a señales externas que inducen o inhiben la proliferación celular, como hormonas, factores de crecimiento o mitógenos. Le sigue la fase S (Synthesis), que es la fase de replicación del ADN. Así, un organismo diploide (2n) pasa a ser tetraploide (4n). La interfase finaliza con la fase G2, una fase de preparación para la mitosis, donde ocurre la reparación del ADN.

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6 La fase M incluye la mitosis y la citocinesis. La mitosis es el reparto del material genético duplicado de la célula madre entre dos células hijas mientras que la citocinesis es el reparto de citoplasma entre las dos células hijas incluyendo el proceso de "estrangulamiento" de la célula madre para dar dos células hijas.

7 La fase con mayor duración es la fase G1, y la de menor, la M. Existe una fase, llamada G0, de quiescencia permanente o temporal, en la que se detiene el ciclo celular. En esta fase quedan detenidas aquellas células que no se van a volver a dividir así como aquellas que necesitan estímulos externos o internos específicos para entrar en división. En los mamíferos muchas neuronas están permanentemente en fase G0 mientras que algunos hepatocitos están en fase G0 sólo temporalmente.

8 Hay una serie de puntos de control (checkpoints) del ciclo celular. Son puntos donde la célula examina las condiciones externas e internas y decide pasar o no a la siguiente fase. Se encuentran al final de cada fase. La pérdida de estos controles conduce a que muchas células continúen el ciclo celular aún en condiciones en las que no deberían hacerlo como por ejemplo cuando tienen su ADN dañado. Esto puede producir una proliferación descontrolada de células que puede causar tumores.

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10 MITOSIS

11 Mitosis es la división celular propiamente dicha, y produce dos células hijas genéticamente idénticas entre sí. Puede ocurrir en las células de los individuos eucariontes tanto haploides como diploides. La mitosis propiamente dicha está compuesta de 4 etapas o fases: Profase, Metafase, Anafase y Telofase.

12 Durante la mitosis, el material genético contenido en el núcleo se ordena de modo tal que cada uno de los cromosomas es copiado por enzimas específicas para repartirse en partes iguales en cada una de las dos células hijas que surgirán de este proceso. Por lo tanto, la mitosis consiste en un mecanismo reproductivo durante el cual la totalidad del ADN de una célula eucarionte es copiado a sí mismo para dar lugar a nuevos elementos celulares.

13 Los tejidos con mayor proporción de mitosis son aquellos que se caracterizan por una rápida renovación celular o por un crecimiento sostenido y continuo. Sobresalen en este aspecto los tejidos embrionarios, todos los epitelios (piel y mucosas de distintos órganos) y la mayor parte de las células reproductivas. Por el contrario, los tejidos más estables se caracterizan por la ausencia de división de sus células y, por ende, de mitosis. En este contexto, las células musculares y las neuronas de los mamíferos superiores, como el hombre, ya no realizan mitosis.

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15 El ciclo celular es la serie de eventos que se suceden en una célula en división. Se reconocen dos etapas: MITOSIS, división del núcleo en dos núcleos hijos y división del citoplasma. INTERFASE, durante la cual la célula crece y el ADN se duplica. Comprende tres períodos: G1, S y G2.

16 G1 (gap 1) es un período de crecimiento activo del citoplasma, incluyendo la producción de los orgánulos. Durante el período S (síntesis) se replica el ADN. En G2 (gap 2) se sintetiza el material citoplasmático necesario para la división celular, como por ejemplo las moléculas de tubulina, proteína que compone los microtúbulos para el huso acromático.

17 En células que se dividen activamente, la mitosis ocupa un 10% y la interfase el 90% del ciclo. Los períodos G1 y G2 ocupan cada uno un 25%, y el período S el 40% La mitosis fue descubierta por Hoffmeister, en 1848, en células de embriones vegetales. Es un mecanismo de separación física de los cromosomas que se han duplicado durante la interfase. En los organismos unicelulares es una forma de multiplicación, y en los pluricelulares, es la responsable del crecimiento del cuerpo vegetativo

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19 PROFASE La Profase es la fase más larga y en ella suceden una serie de fenómenos tanto en el núcleo como en el citoplasma. La envoltura nuclear empieza a fragmentarse y los nucléolos van desapareciendo progresivamente.

20 Por otro lado, al igual que en esa división, la envoltura nuclear y el nucleolo se desorganizan, los centriolos en el caso de los animales migran hacia los polos opuestos, duplicándose durante ese movimiento, y se ordena el huso acromático. Para un mejor estudio esta profase se ha subdividido en cinco etapas:

21 a) Leptonema: Los cromosomas comienzan a condensarse a partir de la cromatina b) Cigonema: Los cromosomas homólogos comienzan a aparearse. Este contacto, que se denomina sinapsis, es muy exacto, ya que las cromátidas que se asocian lo hacen específicamente punto por punto. La estructura resultante se denomina bivalente (porque está constituida por dos cromosomas). Continua la condensación de los cromosomas

22 c) Paquinema: Los cromosomas homólogos completan su apareamiento: aunque no hay fusión entre cromátidas, el contacto es sumamente estrecho.Los cromosomas se hallan enrollados más apretadamente y las cromátidas se hacen visibles; el par homólogo recibe ahora el nombre de tetrada (constituido por cuatro cromátidas). Uno de los fenómenos más notorio que ocurre en esta etapa es el entrecruzamiento o crossing-over. Aunque en todos los esquemas vistos los cromosomas parecen estar ubicados sobre un plano, en realidad forman una estructura tridimensional.

23 d) Diplonema: Los cromosomas homólogos comienzan a repelerse, aunque sin separarse por completo. Quedan unidos por ciertos puntos denominados quiasmas, que parecen ser la expresión morfológica del entrecruzamiento. e) Diacinensis: Mientras continúa la condensación de los cromosomas, los quiasmas se desplazan hacia los extremos de los mismos, los cromosomas homólogos sólo quedan ligados por esos puntos.

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25 METAFASE La metafase es la fase de la mitosis y de la meiosis que sucede después de la profase en donde esta pierde la envoltura y aparecen los microtúbulos del huso acromático (también llamado meiótico) o mitótico.mitosismeiosisprofasemicrotúbuloshuso acromático Este alineamiento equilibrado en la línea media del huso se debe a las fuerzas iguales y opuestas que se generan por los cinetocoros hermanos. El nombre "metafase" proviene del griego μετα que significa "después".

26 Los cromosomas se ordenan en la placa de la metafase y se unen al ya completamente formado huso.

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28 Los centrosomas están en los polos opuestos de la célula. Los cromosomas, están altamente enrollados y condensados, y se arreglan en un plano equidistante de los dos polos en la placa de la metafase. Para cada cromosoma, los quinetócoros de las cromátidas hermanas están en los polos opuestos y cada uno está unido a un microtúbulo cinetocórico viniendo de cada polo.

29 ANAFASE Anafase, del griego ανα (arriba) y φασις (fase), es una fase de la mitosis y meiosis en una célula eucariota, en la que los cromosomas duplicados son separados. Las cromátidas son entonces desplazadas a polos opuestos de la célula en división por el huso mitótico o meiótico, para que cada célula hija herede una copia de cada cromosoma. La anafase es también cuando los cromosomas alcanzan su nivel máximo de condensación.griegomitosismeiosiscélula eucariotacromosomas cromátidashuso mitóticocromosomas

30 Al inicio de la anafase las cromátidas hermanas son separadas totalmente y son dirigidas hacia polos opuestos de la célula en división. El punto principal de contacto de los microtúbulos con cada cromosoma es un complejo protéico llamado cinetocoro, que es ensamblado sobre cada centrómero. Aquellos microtúbulos que contactan cinetocoro son llamadas fibras K, del inglés kinetochore. Los microtúbulos, compuestos de tubulina y otras proteínas asociadas, se van acortando para remolcar las cromátidas hacia su respectivo polo celular.cinetocorocentrómero

31 La anafase comienza con la regulación proteica de la transición de metafase-anafase. Llegando a este punto se activa el complejo promtor de la anafase (CPA), se finaliza la metafase al desactivarse la ciclina necesaria para su funcionamiento (ciclinas dependientes de quinasa M-CDK). También se desactiva la securina, proteína inhibidora de la proteasa conocida como separasa. La separasa puede entonces cortar la cohesina, proteína responsable de mantener las dos cromátidas unidas, y es el punto en el que se considera empezada la anafase.metafase

32 Dentro de la anafase tienen lugar dos procesos. Durante la anafase temprana las cromátidas se separan al acortarse los microtúbulos y gracias a los cinetocoros. Cuando las cromátidas están totalmente separadas comienza la anafase tardía, en la que los microtúbulos son acortados para dirigir cada grupo de cromátidas hacia polos opuestos de la célula. Este es también el momento en que los cromosomas llegan a su máximo punto de condensación, lo que contribuye a su segregación y la formación de los nuevos núcleos.cinetocoroscromátidas

33 TELOFASE. Comienza cuando los cromosomas hijos llegan a los polos de la célula. Los cromosomas hijos se alargan, pierden condensación, la envoltura nuclear se forma nuevamente a partir del RE rugoso y se forma el nucleolo a partir de la región organizadora del nucleolo de los cromosomas SAT.

34 Los cromosomas hijos inician la reconstrucción del núcleo en los polos de la célula. El aparato mitótico desaparece y se desarrolla nueva membrana nuclear, alrededor de cada colección de cromosomas.

35 La meiosis es un proceso, un tipo especial de división celular que origina células sexuales, gametos o células germinales masculinas y femeninas (espermatozoides y óvulos, respectivamente) cada una de las cuales contiene la mitad de la dotación cromosómica normal. A esa media dotación de cromosomas de cada gameto se le conoce como número haploide (n). Por tanto, esta división, también conocida como gametogénesis, termina produciendo cuatro células hijas (gametos) que más tarde se fusionarán para formar zigotos, que tienen el número diploide de cromosomas

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37 La meiosis es importante en el Ciclo Biológico humano como generador de la condición 'haploide' de los gametos y el consecuente restablecimiento y mantención de la condición diploide de las células somáticas.

38 Los Eucariontes generan individuos, mediante reproducción sexual a través de gametos; células especiales haploides. Cuando dos gametos se unen, crean una célula que contiene la mitad de esos cromosomas provenientes de la madre, y la otra mitad proveniente del padre. Este conjunto de cromosomas se convierte en instrucciones genéticas que describen cómo crecerán y se desarrollarán estos individuos. Por lo general, solo gametos de la misma especie son capaces de unirse para formar la descendencia. El resultado es que una célula se convierte en cuatro gametos, y cada uno tiene un juego simple de cromosomas.

39 Los gametos contienen una copia de cada gen, pero las células que las forman contienen dos variedades de cada gen. Durante la meiosis, los genes en cada gameto son seleccionados al azar de cada par. Una de las dos variedades pasará a la descendencia.

40 FASES. Antes de comenzar la meiosis el material genético de la célula sufre un proceso de replicación (duplicación del ADN), con lo que cada cromosoma pasa a tener dos cromátidas hermanas (las cromátidas hermanas son copias exactas entre sí). En esta fase también se produce un rejuvenecimiento del citoplasma y de los orgánulos celulares. Además un pequeño porcentaje de los cromosomas (aproximadamente el 2%) queda sin replicarse. A diferencia de lo que ocurre durante la mitosis, en este caso tras la fase de síntesis de ADN (S) no tiene lugar una fase G2, con lo que una vez concluida la fase S comienza directamente la división meiótica.

41 DIVISIONES DE LA MEIOSIS DIVISIÓN I O REDUCCIONAL ETAPASETAPAS División II o Ecuatorial ETAPASETAPAS Profase I Metafase l Anafase l Telofase l Leptoteno Zigoteno Paquiteno Diploteno Diacinesis Profase II Metafase II Anafase II Telofasee II

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43 A diferencia de la mitosis, no ocurre separación de cromátidas sino que cada cromosoma duplicado de cada par homólogo emigra a cada polo del huso. Durante esta primera división meiótica hay un intercambio de alelos (genes alternos que representan el código para una misma característica) entre las cromátidas de los pares homólogos de los cromosomas duplicados. Este intercambio va a suponer la formación de cromátidas con diferente constitución genética que en la célula madre.

44 PROFASE I Esta es la fase más larga, y en ella los cromosomas homólogos intercambian fragmentos de Esta es la fase más larga, y en ella los cromosomas homólogos intercambian fragmentos de material genético. Se divide en cinco subfases:

45 Leptoteno: Los cromosomas individuales, compuestos por dos cromátidas unidas por el centrómero, empiezan a condensarse y a hacerse visibles, forman largas tiras en el núcleo Cigoteno: los pares de cromosomas homólogos se aproximan entre sí, y tiene lugar la sinapsis o apareamiento, que suele comenzar por los extremos y se extiende a todo lo largo de los cromosomas. Esta sinapsis, que se establece por medio del complejo sinaptonémico, forma una tetrada Paquiteno: se completa la sinapsis en todos los cromosomas. Tiene lugar un entrecruzamiento cromosómico mediante quiasmas, y como consecuencia tiene lugar una recombinación genética. Suelen darse dos o tres de estos entrecruzamientos por cada par bivalente.

46 Profase I … subfases: c) El crossing over de las cromátidas de dos cromosomas homólogos permite intercambio de trozos de cromátidas, se transfieren genes de un cromosoma homólogo a otro. d) Diploteno: comienza la separación de los cromosomas homólogos, poniendo aun más de manifiesto los quiasmas e) Diacinesis: los cromosomas se condensan al máximo y desaparecen el núcleo y la membrana nuclear, por lo que quedan libres en el citoplasma. Se puede apreciar cómo cada bivalente está unido por cuatro cromátidas (tétradas). Tétrada

47 d) Diploteno: comienza la separación de los cromosomas homólogos, poniendo aun más de manifiesto los quiasmas e) Diacinesis: los cromosomas se condensan al máximo y desaparecen el núcleo y la membrana nuclear, por lo que quedan libres en el citoplasma. Se puede apreciar cómo cada bivalente está unido por cuatro cromátidas (tetradas).

48 Metafase I Durante esta fase los cromosomas homólogos se alinean en el plano ecuatorial completamente al azar, lo que garantiza la reunión de los cromosomas maternos y paternos. Anafase I Anafase I Separación de cada bivalente, desplazándose hacia los polos opuestos de la célula. Cada cromosoma sigue constituido aún por dos cromátidas. Telofase I Los cromosomas llegan hasta los polos, se forman los núcleos y comienza la citocinesis. Cada célula hija recibe 23 cromosomas (número haploide - n), pero como cada cromosoma está compuesto por dos cromátidas, el contenido de DNA todavía es diploide. Cada una de las células hijas recién formadas entra en la meiosis II.

49 Después de la primera división meiótica sucede una interfase que puede ser variable en duración, incluso puede faltar por completo, de amanera que tras la telofase I se inicia sin interrupción la segunda división. En cualquier caso nunca hay síntesis de ADN, es decir es una interfase sin periodo “S”.

50 En la profase II las envolturas nucleares (si las había) vuelven a desaparecer y aparece el huso nuevamente. Metafase II cada cromosom a se alinea en el plano ecuatorial Anafase II las cromátides que componen los cromosomas se separan Telofase II los husos desaparecen y se forma la envoltura nuclear en torno a cada uno de los cuatro juegos haploides de cromosomas. La citocinesis se produce de igual manera que en la mitosis.

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52 * Una célula de origen (meiocito) produce cuatro células hijas (el espermatocito da origen a cuatro espermatozoides y el ovocito origina un óvulo y tres corpúsculos polares). Las células hijas tienen la mitad del número de cromosomas que se encontraban en la célula original y debido al crossing over, son genéticamente diferentes a ésta.

53 * Ocurre la separación por el centrómero de cada cromosoma, quedan libres las cromátidas, las que emigran a cada polo opuesto del huso. * En el hombre, cada uno de los cuatro gametos resultantes sufre una transformación hasta espermatozoide maduro. En la mujer el citoplasma se distribuye de desigual manera entre los cuatro gametos resultantes: uno de ellos lo gana casi todo (óvulo), mientras que los otros tres (cuerpos residuales) degeneran.

54 CONSECUENCIAS GENÉTICAS DE LA MEIOSIS Significado biológico A nivel celular: Reducción del número de cromosomas, de diploide a haploide. Segregación de los alelos en la meiosis I o en meiosis II. Mezcla del material genético por distribución de los homólogos (segunda ley de Mendel). Recombinación que proporciona una mezcla adicional del material genético. A nivel genético es una fuente de variabilidad de la información.

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57 GRACIAS..