Ciclo Celular: Interfase y División Celular (Mitosis y Meiosis), Apuntes de Biología

¡Descarga Ciclo Celular: Interfase y División Celular (Mitosis y Meiosis) y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity! ESCUELA EUROPEA DE LUXEMBURGO SECCION ESPAÑOLA 5º SECUNDARIA BIOLOGÍA 1 El ciclo celular. Mitosis y Meiosis. (Láminas 46 a 51 de Eurobio 4-5) 1.EL CICLO CELULAR: CONCEPTO Y ETAPAS. Todas las células, según estableció Virchow en 1.858, se forman por división de otra ya existente. Esta afirmación constituye uno de los postulados de la teoría celular. Todas las células, desde que surgen por división de otra hasta que se dividen y dan lugar a dos células hijas pasan por una serie de etapas que constituyen el ciclo celular. Su duración varía de unas células a otras En las células eucariotas en el ciclo celular se diferencian dos etapas: la interfase y la división celular o fase M. -La interfase. Es el periodo comprendido entre dos divisiones consecutivas, es la etapa más larga, en ella se diferencian de subetapas: fase G1, fase S y fase G2. En esta etapa el núcleo esta bien diferenciado (núcleo interfásico). En esta etapa hay una intensa actividad metabólica, la célula crece y sintetiza diversas sustancias incluido el ADN, se produce la duplicación del ADN -La división celular o fase M. Es la etapa en la cual la célula se divide, mediante este proceso a partir de una célula, llamada célula madre, se forman dos células hijas idénticas a la célula madre. Para lo cual las células hijas tienen que recibir la información genética completa de la célula madre. Este proceso dura muy poco tiempo entre 1 ó 2 horas. En esta etapa el núcleo se desintegra y aparecen los cromosomas a partir de la cromatina, en esta etapa la actividad celular se limita a repartir equitativamente el ADN entre las dos células hijas. En la división celular se distinguen dos procesos, que ocurren uno a continuación del otro: -La división del núcleo, mitosis o cariocinesis. -La división del citoplasma o citocinesis A veces se producen varias mitosis sucesivas sin citocinesis, esto da lugar a células plurinucleadas. En los organismos unicelulares eucariotas (protozoos), la división celular supone la formación de nuevos organismos, por lo que es un proceso de reproducción. En los organismos pluricelulares, la división celular se utiliza para el crecimiento y desarrollo del organismo (en el caso de las plantas superiores de forma indefinida) y para reponer las células que mueren y se pierden. 2. INTERFASE Es el período comprendido entre dos divisiones sucesivas. Es la etapa más larga del ciclo celular, es mucho más largo que el periodo de división, representa el 95 % de la duración de todo el ciclo. Durante este periodo los cromosomas no son visibles, se encuentran en forma de cromatina. En esta etapa se producen una intensa actividad metabólica, mediante ESCUELA EUROPEA DE LUXEMBURGO SECCION ESPAÑOLA 5º SECUNDARIA BIOLOGÍA 2 la cual la célula aumenta de tamaño y se prepara para dividirse. Este período se divide en tres etapas: ·Fase G1 o postmitótica. Va desde que finaliza la división hasta que se duplica el ADN. Es un período de crecimiento general y de formación de orgánulos citoplasmáticos. En esta etapa se sintetizan numerosas proteínas necesarias para el crecimiento. Su duración es muy variable, depende del tipo celular. En esta etapa se localiza el punto R o punto de no retorno, una vez que la célula lo alcanza no puede dar marcha atrás y tiene que continuar el proceso. Algunas células durante la fase G1 entran en un estado de reposo especial, llamado fase G0, en él pueden permanecer días, semanas o años, algunas células muy especializadas (neuronas, fibras musculares) permanecen en esta fase de forma indefinida, a estas células se las denomina quiescentes. ·Fase S. En este período se duplica el ADN e igualmente se sintetizan las proteínas histonas con las que el ADN se asocia. Por lo tanto cada cromosoma (fibra de cromatina) se duplica formándose las dos cromátidas que se mantendrán unidas por el centrómero. Dura unas 9 horas. -Fase G2. Es el período premitotico, va desde el final de la replicación hasta que comienza la nueva división. Durante esta fase la célula se prepara para la división, en esta fase se transcriben y traducen ciertos genes que codifican proteínas necesarias para la división, se duplican los centriolos. Dura unas 4 horas. 3. DIVISIÓN CELULAR o FASE M Es la etapa más corta del ciclo celular, comprende a su vez dos etapas: la división del núcleo, cariocinesis o mitosis y la citocinesis o división del citoplasma 3.1. Mitosis o cariocinesis Es el proceso mediante el cual se divide el núcleo de la célula madre, originándose dos núcleos hijos que tendrán el mismo número y clase de cromosomas que el núcleo materno. La finalidad de la mitosis es repartir el material genético (ADN) equitativamente entre los núcleos hijos que se forman. Para que estos reciban la información genética completa, es necesario que previamente a la mitosis se duplique este material genético (ADN), esto ha ocurrido en la fase S de la interfase. La mitosis es un proceso continuo, aunque para facilitar su estudio la dividimos en 4 etapas, estas ocurren de forma continua sin que exista separación clara entre ellas; estas etapas son: profase, metafase, anafase y telofase. Profase: ·Los cromosomas se hacen visibles: Las fibras de cromatina que estaban dispersas y entrelazadas formando un red por todo el núcleo, se condensan y espiralizan y comienzan hacerse visibles como filamentos individuales: los cromosomas. Esta fibras, durante la interfase se han duplicado, por ello se observa que cada cromosoma esta formado por dos ESCUELA EUROPEA DE LUXEMBURGO SECCION ESPAÑOLA 5º SECUNDARIA BIOLOGÍA 5 mitosis en ella se separan las cromátidas hermanas de cada cromosoma. ·En cada división meiótica se diferencian 4 etapas que se denominan igual que en la mitosis: profase, metafase, anafase y telofase, para diferenciar a unas de otras se las denominara I o II según se trate de la primera o segunda división. 4.2. Etapas de la meiosis. Primera división meiótica Se la denomina también división reduccional, su duración representa el 90 % de toda la meiosis. En ella los cromosomas homólogos se aparean e intercambian material genético entre ellos y posteriormente se separan reduciéndose el número de cromosomas a la mitad de ahí el nombre. Se diferencian 4 etapas: profase I, metafase I, anafase I y telofaseI Profase I Es la etapa más larga, más compleja y más importante, en ella se diferencian 5 subetapas: leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis. ·Leptoteno. Los cromosomas se condensan y se empiezan hacer visibles. Cada uno de ellos esta formado por dos cromátidas estrechamente unidas, que no se distinguen hasta el final de la profase I. Cada cromosoma se une por sus extremos a la envoltura nuclear. ·Zigoteno. Los dos cromosomas homólogos de cada pareja se aparean longitudinalmente gen a gen, a este proceso se le denomina sinapsis y se realiza mediante una estructura proteica denominada complejo sinaptonémico. A cada pareja de cromosomas homólogos apareados se les denomina bivalentes o tetradas (contiene 4 cromátidas). ·Paquiteno. En este período se produce el sobrecruzamiento o entrecruzamiento entre cromátidas homólogas, es decir cromátidas no hermanas pertenecientes a la misma pareja de cromosomas homólogos. Mediante este proceso dos cromátidas homólogas se entrecruzan y posteriormente se rompen intercambiándose fragmentos entre ellas, como consecuencia se produce un intercambio de genes o recombinación genética, con ello aumenta la variabilidad. ·Diploteno. Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, aunque permanecen unidos por unos puntos, llamados quiasmas, que se corresponden con los lugares donde se produjo el sobrecruzamiento. ·Diacinesis. En esta etapa se observan por primera vez las dos cromátidas que forman cada cromosoma que están unidas por el centrómero. Los pares de cromosomas homólogos permanecen unidos por los quiasmas que se establecen entre cromátidas homólogas. Al final de este periodo desaparece la membrana nuclear y el nucleolo, y se empieza a formar el huso acromático. Los dos cinetocoros de cada cromosoma homologo están fusionados y se sitúan en el mismo lado, a partir de ellos crecen los microtúbulos cinetocóricos. Metafase I. El huso esta totalmente formado. Las parejas de cromosomas homólogos (bivalentes) unidas por los quiasmas se sitúan en el ecuador del huso formando la placa metafásica. ESCUELA EUROPEA DE LUXEMBURGO SECCION ESPAÑOLA 5º SECUNDARIA BIOLOGÍA 6 Anafase I Los quiasmas se rompen y los cromosomas homólogos de cada pareja comienzan a separarse, al ser arrastrados por las fibras del huso que se acortan. Cada uno de estos cromosomas homólogos esta formado por dos cromátidas y se dirige hacia un polo de la célula, por consiguiente la mitad de los cromosomas irán a un polo y la otra mitad al otro. Telofase I. Termina la migración de los cromosomas homólogos al polo correspondiente y una vez allí sufren un cierta descondensación, se forma la membrana nuclear y el nucléolo, y desaparece el huso. Como resultado se habrán formado dos núcleos hijos que tendrán la mitad de cromosomas que el núcleo materno. Inmediatamente se produce la citocinesis obteniéndose dos células hijas que tendrán la mitad de cromosomas que tenía la célula madre, cada uno de estos cromosomas tendrá dos cromátidas. Una vez finalizada la primera división meiótica las células pasan por una breve interfase denominada intercinesis en la que no hay duplicación del ADN e inmediatamente tiene lugar la segunda división meiótica. Segunda división meiótica. Esta división se produce simultáneamente en las dos células hijas resultantes de la división anterior. Esta división es similar a una mitosis, en ella al igual que en la mitosis se separan las dos cromátidas hermanas de cada cromosoma. En esta división se diferencian cuatro etapas: Profase II Es muy breve, los cromosomas se condensan, desaparece la membrana nuclear, nucléolo y se forma el huso. Metafase II Los cromosomas tienen cada uno dos cromátidas unidas por el centrómero, se sitúan en el ecuador del huso formando la placa metafásica. Anafase II Se duplican los centrómeros y las dos cromátidas que forman cada cromosoma se separan yendo cada una hacia un polo, cada una de ellas constituye un cromosoma hijo. Telofase II Termina la migración de los cromosomas, se descondensan, desaparece el huso y se forman la membrana originándose dos núcleos. ESCUELA EUROPEA DE LUXEMBURGO SECCION ESPAÑOLA 5º SECUNDARIA BIOLOGÍA 7 A continuación se divide el citoplasma. Como resultado se habrán formado 4 células hijas haploides a partir de una célula diploide. Estas cuatro células haploides serán genéticamente distintas entre sí ya que algunos de sus cromosomas están recombinados. 4.3. Importancia de la meiosis. La importancia de la meiosis se debe principalmente a dos razones: 1) Impide que en las especies que se reproducen sexualmente se duplique el número de cromosomas en cada generación, ya que mediante la meiosis se reduce a la mitad el nº de cromosomas compensándose la duplicación que sufre este número tras la fecundación. En muchos seres vivos, entre ellos el hombre ocurre en el proceso de gametogénesis, por eso cada gameto tiene la mitad de cromosomas que las demás células 2) Aumenta la variabilidad genética de los individuos por dos razones fundamentalmente: ·Porque durante la anafase I las parejas de cromosomas homólogos se separan y se combinan al azar para formar los gametos, cada uno de los cuales tendrá un solo representante de cada pareja. El número de combinaciones posibles que se pueden formar con un representante de cada pareja de homólogo es muy grande y aumenta con el número de parejas de homólogos. Nº de combinaciones = 2n donde n = al nº de parejas de homólogos. ·El entrecruzamiento que se produce entre las cromátidas homólogas de las parejas de cromosomas homólogos aumenta aun más esta variabilidad genética haciendo que el número de gametos distintos sea casi infinito. 5 CICLOS BIOLÓGICOS El ciclo biológico de un organismo es el conjunto de etapas por las que pasa dicho organismo desde que nace, hasta que alcanza el estado adulto y se reproduce formando nuevos individuos. En todas las especies que presentan reproducción sexual en algún momento de su ciclo vital se produce la meiosis. Según el momento en el que se produzca se diferencian tres tipos de ciclos biológicos: ·Ciclo diplonte. Es propio de aquellas especies en las que los adultos son diploides como los animales, entre ellos el hombre. La meiosis tiene lugar en el proceso de formación de los gametos o gametogénesis (meiosis gametogénica), como consecuencia los gametos serán haploides, y al producirse la fecundación darán un cigoto diploide que al desarrollarse originara un individuo adulto diploide. En este ciclo el individuo adulto es diploide y solo los gametos son haploides.