T8 – REPRODUCCIÓN CELULAR.
1. El ciclo celular.2. La replicación del ADN.
Replicación en ProcariotasReplicación en Eucariotas.
3. División celular: mitosis y citocinesis.4. La meiosis.5. Mitosis, meiosis y reproducción.6. Tipos de ciclos biológicos.
ANTECEDENTES PAU:
2003 – Junio: hipótesis de Meselson y Stahl sobre replicación del ADN;replicación del ADN, enzimas implicadas y su función;
2003 – Septiembre: ciclo celular, fases;diferencias entre mitosis y meiosis;
2004 – Junio: duplicación, definición;2005 – Junio: recombinación genética y su significado biológico;
citocinesis animal y vegetal, diferencias;células poliploides y polinucleadas, origen;
2005 – Septiembre: replicación del ADN semiconservativa y bidireccional, explicación;
2006 – Junio: ciclo celular, fases;meiosis, fenómenos asociados y su significado biológico;replicación en eucariotas, definición y localización intracelular;
2007 – Junio: diferencias entre mitosis y meiosis, identificación de fases y explicación detallada.
2007 – Septiembre: el ciclo celular y sus fases;diferencias entre la mitosis y la primera diferenciación meiótica;concepto de citocinesis, diferencias en células animales y vegetales;cromatina interfásica y cromosoma metafásico, diferencias;replicación del ADN, explicación breve;
T8. Reproducción celular.
T8. Reproducción celular.
2008 – Junio: núcleo interfásico, estructura y composición;cromosomas metafásicos, características;
2008 – Septiembre: ciclo celular, esquema y explicación de sus fases;diferencias entre citocinesis animal y vegetal;
2009 – Junio: morfología del cromosoma metafásico, diferencias con el anafásico;diferencias entre la profase de mitosis y la profase I de meiosis;significado biológico de la meiosis;
2009 – Septiembre: diferencias entre ciclo celular/división celular, mitosis/citocinesis, centrómero/cinetocoro;describir la subfase paquiteno de la meiosis;función biológica de la meiosis;replicación del ADN, enzimas implicadas y su función;¿por qué la replicación se realiza de forma continua y discontinua?
2010 – Junio: replicación del ADN, explicación a partir de un diagrama;.2010 – Septiembre: explicar que la replicación es bidireccional y semiconservativa;
• Organismos unicelulares:Organismos unicelulares:• Es un mecanismo de reproducción asexual.• Supone la desaparición de la célula madre como individuo.• Da lugar a dos células hijas con el mismo material genético que la madre.
• Organismos pluricelulares:Organismos pluricelulares:• Es un mecanismo de reproducción asexual.• Permite el crecimiento del organismo.• Sirve para reemplazar las células deterioradas o envejecidas.
T8. Reproducción celular.
1 – El ciclo celular.
Teoría celular: Omnis cellula ex cellula.
División celularDivisión celular
• El CICLO CELULARCICLO CELULAR es el conjunto de cambios que sufre una célula desde que se forma hasta que se divide de nuevo. Su duración puede variar y lo hemos organizado en una serie de fases:• INTERFASE:INTERFASE: la célula crece, su ADN está descondensado
(cromatinacromatina) y sintetiza diversas sustancias. Tiene 3 fases:• Fase G1:
• Desde fin de la fase M anterior hasta inicio replicación del ADN.• Crecimiento general y aumento de tamaño de la célula.• Fase G0 (reposo o quiescencia): cuando G1 es permanente.
• Fase S:• Replicación del ADN y síntesis de histonas.
• Fase G2:• Se copian los centriolos e inicia condensación del ADN.• La célula se prepara para la división.
• FASE M:FASE M: división del núcleo (mitosismitosis) y del citoplasma (citocinesiscitocinesis).
T8. Reproducción celular.
1 – El ciclo celular.
T8. Reproducción celular.
1 – El ciclo celular.
T8. Reproducción celular.
1 – El ciclo celular.
• Fue intuido por Watson y Crick cuando establecieron la estructura del ADN, pero no fue comprobado hasta 1957 experimentalmente.
T8. Reproducción celular.
2 – La replicación del ADN.
Replicación del ADN: modelos:Replicación del ADN: modelos:
• Experimentos de Meselson y StahlExperimentos de Meselson y Stahl
(centrifugación de ADN de Escherichia coli en una solución de CsCl)
2 – La replicación del ADN.
T8. Reproducción celular.
• Es una replicación semiconservativa: la doble hélice se abre y se copia, conservándose en cada molécula hija 1 cadena original de la molécula madre.
2 – La replicación del ADN.
T8. Reproducción celular.
Características del ADN: es CIRCULAR.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
Replicación:• Se inicia en un punto (ori C)
• Es bidireccional.• Se copian 2 hebras a la vez en dirección 5´ → 3´.
• ETAPAS DE LA REPLICACIÓN.
I.- Fase de Iniciación.I.- Fase de Iniciación.
Desenrollamiento y apertuta de la doble hélice.
II.- Fase de Elongación.II.- Fase de Elongación.
Síntesis de la nueva hebra de ADN sobre cada hebra de la doble hélice original.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
• I.- Fase de Iniciación:I.- Fase de Iniciación: desenrollamiento y apertura de la doble hélice.• Se inicia en una región del ADN rica en GATC → oriC o punto de
iniciación.
• Alrededor de OriC se forma la horquilla de replicación (síntesis de ADN).
• Enzimas que intervienen:• HELICASAS: rompen puentes H+ entre bases nitrogenadas. La doble
hélice se abre como una cremallera.• GIRASAS y TOPOISOMERASAS: evitan tensiones del
desenrrollamiento.• PROTEÍNA SSB: impiden que las hebras se vuelvan a enrollar.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
• II.- Fase de Elongación:II.- Fase de Elongación: síntesis de la nueva hebra de ADN sobre cada hebra de la doble hélice original.
• Enzimas que intervienen:• ADN Polimerasas I, II y III: tienen 2 tareas que hacer…
• Actividad POLIMERASA:
1. Recorren y “leen” la hebra molde en sentido 3´ → 5´
2. Crea una cadena complementaria en sentido 5´ → 3´
(Para crear la cadena complementaria utilizan energía que obtienen de los 3P del nucleótido correspondiente)
• Actividad EXONUCLEASA: eliminan nucleótidos mal apareados y el cebador.
• PROBLEMAS:PROBLEMAS:• PROBLEMA 1: la ADN POLIMERASA es “tímida” (necesita que alguien le de
un empujoncito).
• PROBLEMA 2: si la ADN polimerasa sólo lee en sentido 3´ → 5´ y sintetiza la cadena complementaria en sentido 5´ → 3´…
¿¿¿Cómo puede copiar las 2 cadenas de ADN si son ANTIPARALELAS???
• La enzima ADN POLIMERASA (o PRIMASA), sintetiza un fragmento de ARN de ≈ 10 nucleótidos (CEBADORCEBADOR o PRIMER PRIMER) con un extremo 3´ libre en el que la ADN POLIMERASA comenzará a añadir nuevos nucleótidos.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
SOLUCIÓN AL PROBLEMA 1
• En la HEBRA CONDUCTORAHEBRA CONDUCTORA o LÍDER LÍDER (la que está en sentido 3´ → 5´) la síntesis es CONTINUA y sin problemas.
• La ADN POLIMERASA leerá en sentido 3´ → 5´ y sintetizará en sentido 5´ → 3´.
Síntesis continua de la cadena en dirección 5´ → 3´. La síntesis de esta cadena no plantea ningún problema. Así, una vez separadas ambas cadenas, se sintetiza el primer y la ADN pol. III (una de las enzimas que unen los nucleótidos) va a elongar la cadena en dirección 5´ → 3´.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
SOLUCIÓN AL PROBLEMA 2
• En la HEBRA RETARDADA HEBRA RETARDADA (la que está en sentido 5´ → 3´) la síntesis es DISCONTINUA en pequeños fragmentos de ADN de 1000-2000 nucleótidos...
FRAGMENTOS DE OKAZAKI
Síntesis discontinua. La cadena complementaria no se va a replicar en sentido 3´ → 5´ sino que se replica discontinuamente en dirección 5´ → 3´. Primero se sintetiza el primer (ARN) y posteriormente este se elonga con ADN. El ARN es posteriormente eliminado y los diferentes fragmentos sintetizados, llamados fragmentos de Okazaki, son unidos entre sí.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
SOLUCIÓN AL PROBLEMA 2
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
Mecanismo de elongación:
2 – La replicación del ADN. Replicación en Procariotas.
T8. Reproducción celular.
Es muy parecida a la de procariotas, salvo en algunas diferencias:
• La replicación se inicia simultáneamente en varios puntos del cromosoma llamados replicones.
• Existen cinco tipos de ADN polimerasas (α, β, γ, δ y ε).• Las histonas se duplican durante la replicación. Junto al ADN formarán el nucleosoma.
Los nuevos nucleosomas se incorporan a la hebra retardada y los viejos en la conductora.
• Cuando se elimina el últimocebador, la ADN polimerasa no podrá rellenar el hueco.
Debido a esto el extremo delcromosoma (telómero) se va acortando cada vez que la célulase divide. Esto se asocia al envejecimiento y muerte celular.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Eucariotas.
T8. Reproducción celular.
TELOMERASA: Enzima que impide el acortamientodel telómero. Es una retrotranscriptasa. Está en células madre de los gametos, tejidos embrionarios y células cancerosas.
• Muerte accidental, ocurre cuando la célula sufre un daño grave (p. e. falta de oxígeno).
• La célula se hincha y se altera su estructura.
• Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo.
• Es una muerte natural programada genéticamente.
• Está controlada por diversos genes, unos protegen a la célula y otros la inducen, según el momento del ciclo celular.
• Se condensa la cromatina, la célula se retrae y se fragmenta. Posteriormente es fagocitada por los macrófagos.
• Proceso indispensable en la renovación tisular y desarrollo embrionario.
2 – La replicación del ADN. Replicación en Eucariotas.
T8. Reproducción celular.
Muerte celular
NECROSIS
APOPTOSIS
3 – División celular: mitosis y citocinesis.
T8. Reproducción celular.
Mitosis = CariocinesisOBJETIVO: repartir de manera equitativa el ADN duplicado en la fase S.
3 – División celular: mitosis y citocinesis.
T8. Reproducción celular.
3 – División celular: mitosis y citocinesis.
T8. Reproducción celular.
CitocinesisOBJETIVO: dividir el citoplasma y repartir de manera equitativa los orgánulos entre las dos células hijas.
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
• OBJETIVO:OBJETIVO: producir GAMETOS → células HAPLOIDES (con la mitad del contenido del ADN).
• CARACTERÍSTICAS BÁSICAS:CARACTERÍSTICAS BÁSICAS:1. A partir de 1 célula DIPLOIDE (meiocito) se obtienen 4 células
HAPLOIDES.2. Son genéticamente diferentes entre sí y la célula madre original.3. Se produce RECOMBINACIÓN GENÉTICA (intercambio de material
hereditario).
• FASES:FASES:• MEIOSIS I (1ª división meiótica):
• PROFASE I (leptoteno, pquiteno, diploteno y diacinesis), METAFASE I, ANAFASE I y TELOFASE I.
Se produce intercambio de material hereditario entre los cromosomas homólogos en profase I y se separan la pareja de cromosomas homólogos (con 2 cromátidas) en anafase I. Hay citocinesis.
• MEIOSIS II (2ª división meiótica):• PROFASE II, METAFASE II, ANAFASE II Y TELOFASE II.Es como una mitosis. Entre las dos divisiones hay una pequeña interfase sin
fase S.
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
• Duplicación de cromosomas.
• PROFASE I:• LEPTOTENO:
• Los cromosomas se condensan.
• Cada cromosoma está formado por 2 cromátidas.
• CIGOTENO:• Los cromosomas homólogos se aparean (sinapsis).
• Se produce a través del Complejo Sinaptonémico (Estr. prot.)
• Se observan tétradas: estructura formada por 4 cromátidas.
• PAQUITENO:• Se produce el sobrecruzamiento (crossing-over): intercambio de material genético o recombinación
genética.
• DIPLOTENO:• Cromosomas homólogos inician su separación, aunque permanecen unidos por los quiasmas (puntos de
crossing-over)
• DIACINESIS:• Desaparece el nucleolo y membrana nuclear, se forma el huso acromático.
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
Interfase I
Meiosis I: (división reduccional)
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
• METAFASE I:• Similar a la metafase mitótica, pero en la placa ecuatorial están las
tétradas unidas por los quiasmas.
• ANAFASE I:• Los cromosomas completos se separan a polos opuestos.• Cada cromosoma estará formado por 2 cromátidas en las que ha
habido recombinación genética.
• TELOFASE I:• Reaparece la membrana nuclear y el nucleolo.• Los cromosomas se descondensan levemente.• Se obtienen: 2 células hijas con 2 cromátidas cada cromosoma.
• Corta y SIN DUPLICACIÓN DE ADN (sin fase S)
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
Interfase II
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
• PROFASE II:• Desaparece la membrana nuclear.• Cromosomas se condensan, se forma el huso acromático.
• METAFASE II:• Cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial.
• ANAFASE II:• Se separan los centrómeros y cada cromátida emigra a polos
opuestos.
• TELOFASE II:• Se forma la membrana nuclear alrededor de los cromosomas.• Se produce la CITOCINESIS.• Se obtienen 4 células hijas haploides y genéticamente distintas.
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
Meiosis II: (igual que una mitosis).
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
4 – La meiosis.
T8. Reproducción celular.
La importancia del sobrecruzamiento.
• A nivel genético. El sobrecruzamiento da lugar a nuevas combinaciones de genes en los cromosomas, es responsable de la recombinación genética. Por otra parte, cada una de las cuatro células finales dispone de un conjunto de n cromátidas que no es idéntico al de las otras. Tanto el sobrecruzamiento como el reparto de las cromátidas dependen del azar y dan lugar a que cada una de las cuatro células resultantes tenga una colección de genes diferentes. Estas colecciones de genes se verán más adelante sometidas a las presiones de la selección natural de tal forma que solamente sobrevivirán las mejores. A nivel genético, la meiosis es una de las fuentes de variabilidad de la información.
• A nivel celular. La meiosis da lugar a la reducción cromosómica. Las células diploides se convierten en haploides.
• A nivel orgánico. Las células haploides resultantes de la meiosis se van a convertir en las células sexuales reproductoras: los gametos o en células asexuales reproductoras: las esporas. La meiosis es un mecanismo directamente implicado en la formación de gametos y esporas. En muchos organismos los gametos llevan cromosomas sexuales diferentes y son los responsables de la determinación del sexo, en estos casos la meiosis está implicada en los procesos de diferenciación sexual.
5 – Mitosis, meiosis y reproducción.
T8. Reproducción celular.
Significado biológico de la meiosis.
5 – Mitosis, meiosis y reproducción.
T8. Reproducción celular.
Diferencias entre la mitosis y la meiosis.
• Reproducción asexual.Reproducción asexual.• Interviene un solo organismo que produce copias idénticas de si mismo.• Típica de organismos unicelulares, plantas y hongos, también en algunos
animales.• No se genera variabilidad genética.• Método sencillo y rápido.
• Reproducción sexual.Reproducción sexual.• Intervienen dos organismos que combinan su información genética y
crean un nuevo organismo que tendrá una mezcla de sus caracteres.• Se producen gametos haploides que se fusionan en un cigoto.• Típica de organismos pluricelulares y en algunos unicelulares.• Se genera variabilidad genética mediante:
• La recombinación genética.• La distribución al azar de los cromosomas.• La fecundación.
• Método complejo.
5 – Mitosis, meiosis y reproducción.
T8. Reproducción celular.
Métodos de reproducción.
Dependen del momento en el que se producen los procesos de meiosis y fecundación.
• Haplonte.Haplonte.• En hongos y la mayoría de protoctistas.
• La meiosis cigótica se produce después de formado el cigoto.
• Se generan células haploides que, por mitosis, originan el organismo adulto haploide.
• Tras la fecundación los gametos haploides dan lugar al cigoto diploide.
6 – Tipos de ciclos biológicos.
T8. Reproducción celular.
• Diplonte.Diplonte.• En animales y algunos protoctistas.
• La meiosis gamética se produce antes de la formación del cigoto, en la gametogénesis.
• Tras la fecundación se forma el cigoto diploide que se divide por mitosis dando origen a un organismo diploide.
6 – Tipos de ciclos biológicos.
T8. Reproducción celular.
• Diplohaplonte.Diplohaplonte.• En plantas y algunas especies de algas y hongos.
• Hay alternancia de generaciones, una parte de su ciclo es haploide y otra diploide.
• La etapa multicelular diploide (esporofito) da origen por meiosis esporogénica a células haploides (esporas) que pueden dar lugar a un individuo multicelular (gametofito) sin necesidad de unirse a otra célula.
• El gametofito haploide produce gametos por mitosis. Tras la fecundación, el cigoto diploide dará lugar al esporofito.
6 – Tipos de ciclos biológicos.
T8. Reproducción celular.
T8. Reproducción celular.