Reproducción celular IES Bañaderos

1. Ciclo celular 2. Replicación del ADN 2.1. Fases de la replicación 3. Mecanismo de la elongación 4. Mitosis a. Profase b. Metafase c. Anafase d. Telofase 5. Citodiéresis o citocinesis 5.1. Citodiéresis en células animales 5.2. Citodiéresis en células vegetales 6. Meiosis. 6.1. Fases de la meiosis. a. Primera división meiótica. b. Segunda división meiótica 7. Concepto de reproducción. Reproducción y multiplicación 7.1. Reproducción asexual ▪ Bipartición o fragmentación ▪ Gemación ▪ Esporulación ▪ Regeneración 7.2. Reproducción sexual

El ciclo celular Fase G0 Fase G1 Fase de mitosis Citocinesis Fase S Fase G2 Interfase Fase mitótica o de división

En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional del ácido desoxirribonucleico (ADN). Posteriormente se describió como se producía la duplicación, transcripción y traducción, en fin, como funcionan los ácidos nucleicos. Ácido desoxirribonucleico (ADN).

ADN Portador del “mensaje genético” • La cantidad de ADN en las células de individuos de la misma especie es constante. • Cuanto más compleja es una especie, mayor cantidad de ADN tiene. • Las células reproductoras tienen la mitad de ADN.

Tiene lugar en la interfase celular en el período S. Su objetivo es formar dos replicas exactas del ADN materno que serán enviadas a las dos células hijas durante la mitosis Replicación (duplicación) del ADN. La molécula de ADN se va separando en sus dos hebras, actuando cada una de ellas como si se tratase de un molde, que regula la formación de la nueva hebra complementaria. De manera que podemos decir que la replicación del material genético es de naturaleza semiconservadora, ya que el nuevo material duplicado conserva una hebra inicial al lado de una complementaria nueva.

Posibles modelos en la replicación de ADN CONSERVATIVO DISPERSIVO SEMICONSERVATIVO Una doble hélice conserva las dos cadenas originales y la otra está formada por las dos nuevas Cada una de las cadenas hijas contiene fragmentos de la cadena original y fragmentos de la nueva Cada doble hélice conserva una de las dos cadenas originales y sintetiza la otra

Se dieron muchas hipótesis sobre como se duplicaba el ADN hasta que Watson y Crick propusieron la hipótesis semiconservativa (posteriormente demostrada por Meselson Y Stahl en 1957), según la cual, las nuevas moléculas de ADN formadas a partir de otra antigua, tienen una hebra antigua y otra nueva.

Experimento de Meselson y Stahl ADN 14N ADN 15N 1ª generación 2ª generación 3ª generación INTERPRETACIÓN DEL EXPERIMENTO Cultivo con 15N Cultivo con 14N 1ª generación 2ª generación 3ª generación ADN 14N y ADN 15N

Fases de la replicación: iniciación Consiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice de ADN Burbuja u horquilla de replicación

El mecanismo de elongación (I) 3’ 5’ 5’ 3’ 3’ 5’ 3’ La ADN polimerasa recorre las hebras molde en el sentido 3’-5’ uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3’.

El mecanismo de elongación (II) La primasa sintetiza un cebador en cada hebra de la burbuja de replicación. Las ADN polimerasa comienzan la síntesis de la hebra conductora por el extremo 3’ de cada cebador. La primasa sintetiza un nuevo cebador sobre cada hebra retardada. La ADN polimerasa comienza a sintetizar un fragmento de ADN a partir del nuevo cebador. Cuando la ADN polimerasa llega al cebador de ARN, lo elimina y lo reemplaza por ADN. La ligasa une los fragmentos de ADN.

Formación de una  horquilla de replicación Síntesis por la DNA-polimerasa de la hebra conductora (izquierda) y de la hebra seguidora en fragmentos de Okazaki (derecha) Unión de todos los fragmentos por la DNA-ligasa

Síntesis de la nueva hebra en sentido 5'-3': ► La ARN-polimerasa sintetiza de 10 a 50 ribonucleótidos que constituyen el cebador o primer, para la ADN-polimerasa. ► La ADN polimerasa III recorre las hebras moldes en sentido 3´-5´ y va uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3´ hasta que se forma las hebras replicadas. ► El cebador es eliminado y sustituido por desoxirribonucleótidos.

Síntesis de la nueva hebra en sentido 3'-5' ► Primero actúa la ARN-polimerasa sintetizando de 10 a 50 ribonucleótidos que constituyen el cebador o primer para la ADN-polimerasa III. ► La ADN-polimerasa I hidrolizaría el trozo de ARN y sustituyéndolo por ADN ► Finalmente, una ADN-ligasa une los fragmentos de ADN sintetizados.

Replicación en los eucariontes Es muy parecida a la de los procariontes, salvo en algunas diferencias: La replicación se inicia simultáneamente en varios puntos del cromosoma llamados replicones. Existen cinco tipos de ADN polimerasas (, , , , y  ). 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 último cebador, la ADN polimerasa no podrá rellenar el hueco, al no poder sintetizar en dirección 3’ - 5’. 5’ 5’ 5’ 3’ 5’ Debido a esto el extremo del cromosoma (telómero) se va acortando cada vez que la célula se divide. Esto se asocia al envejecimiento y muerte celular. 5’

Fases de la replicación: elongación Junto a las enzimas que participan en la iniciación, en esta fase actúan las ADN polimerasas. I 5’ 3’ 3’ 5’ elimina cebador reparación 5’ 3’ síntesis no II 3’ 5’ reparación 5’ 3’ síntesis no III 3’ 5’ reparación 5’ 3’ síntesis no

MITOSIS División celular

Mitosis PROFASE METAFASE ANAFASE TELOFASE La cromatina se condensa. Los cromosomas se hacen visibles. La membrana desaparece. Los cromosomas muy condensados se disponen en el ecuador de la célula. Los cromosomas hijos se rodean de una nueva membrana nuclear y se forman nuevos núcleos. Las cromátidas hermanas se separan y se dirigen a polos opuestos de la célula.

Fases de la Mitosis (I) PROFASE Condensación de la cromatina para formar los cromosomas Se duplican los centriolos y migran a los polos opuestos. Formación del huso acromático o mitótico. Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Se forman los cinetocoros en los centrómeros.

PROFASE • Los cromosomas se compactan cada vez más, • Los centríolos emigran hacia los polos de la célula, • Nuevos microtúbulos polares, aparecen orientados de un áster a otro. Huso acromático • Microtúbulos del áster. • Microtúbulos cromosómicos o cinetocóricos. • Microtúbulos libres. • Microtúbulos polares

METAFASE Los cromosomas alcanzan el grado máximo de condensación. El huso acromático se extiende entre los dos polos. Se forma la placa ecuatorial o metafásica. Cada una de las cromátidas del cromosoma queda orientada hacia un polo.

ANAFASE Las cromátidas de cada cromosoma se separan hacia los polos opuestos. Los microtúbulos cromosómicos se acortan y separan los dos polos del huso acromático. Concluye cuando las cromátidas llegan a los polos.

TELOFASE Los nucleolos reaparecen y los cromosomas empiezan a descondensarse. La membrana nuclear reaparece en cada polo. Se inicia cuando los cromosomas llegan a los polos Desaparecen los microtúbulos del huso y los del áster. Mitosis 1’48

Citocinesis - Citodiéresis Consiste en la división del citoplasma y de los orgánulos entre las dos células hijas. CITOCINESIS ANIMAL CITOCINESIS VEGETAL Existe estrangulamiento del citoplasma. No existe estrangulamiento del citoplasma.

División celular División del núcleo (mitosis) División del Citoplasma (cariocinesis) Profase Metafase Anafase Telofase Comprende Dividida en

0 Interfase Membrana plasmática Nucleolo Cromatina Membrana nuclear Citoplasma Centríolos Microtúbulos del áster

Profase Comienza a desaparecer la membrana nuclear Empiezan a visualizarse los cromosomas Los centriolos se duplican y van a los polos opuestos de la célula Se empieza a constituir el huso mitótico

Profase tardía

Metafase Los cromosomas se colocan en el ecuador

Anafase Las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan, cada una va a un polo La célula comienza a estrangularse

Anafase tardía

Telofase Empieza a formarse la membrana nuclear Las cromátidas se descondensan

0 0 Citocinesis Resultado final: dos células hijas idénticas a la madre

0 0 En células vegetales la separación de las dos células hijas se produce por la formación de un tabique: El fragmoplasto Pared celular Membrana plasmática

MEIOSIS

Se trata de un proceso que consta de de dos divisiones nucleares, en el que se pasa de una célula diploide con (2n) cromosomas a 4 células haploides con (n) cromosomas. Meiosi 1.- Duplicación de los cromosomas. Antes de que se produzca la primera división 2.- Primera división meiótica. Los cromosomas homólogos se separan formándose dos células. 3.- Segunda división meiótica. Durante esta segunda división los cromosomas se separan en sus dos cromátidas, dando lugar en este caso a 4 células haploides (n).

Meiosis: profase I Las dos cromátidas están estrechamente unidas. Los cromosomas unidos a la envoltura nuclear. Los cromosomas homólogos se aparean longitudinalmente, gen a gen (sinapsis).. Quiasmas. Sobrecruzamiento y recombinación genica. Separación de los cromosomas homólogos. Permanecen unidos por los quiasmas. Visibles las cromátidas hermanas unidas por el centrómero. Las cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos unidas por los quiasmas

Meiosis: metafase I, anafase I y telofase I METAFASE I ANAFASE I En la placa ecuatorial se disponen las tétradas, unidas por los quiasmas. Los quinetocoros están fusionados y se orientan hacia el mismo polo. No se separan las cromátidas como en la mitosis, sino cromosomas completos. Cada cromosoma del par de homólogos, se separa hacia un polo de la célula. TELOFASE I Reaparece la membrana nuclear y el nucléolo. Los cromosomas sufren una ligera descondensación. Se obtienen dos células hijas haploides.

METAFASE II PROFASE II Segunda división meiótica Desaparece la membrana nuclear y se tiende el huso acromático. Los cromosomas se alinean formando la placa ecuatorial, sus centrómeros se fijan a los filamentos del huso. ANAFASE II Se separan las cromátidas de cada cromosoma, emigrando a su respectivo polo celular. Se agrupan los cromosomas e inician su desespiralización, se forma la envoltura nuclear y se divide el citoplasma. TELOFASE II

División meiótica DIVISIÓN MEIÓTICA I DIVISIÓN MEIÓTICA II Replicación del ADN Apareamiento de cromosomas homólogos y recombinación génica Separación de cromosomas División celular I División celular II Separación de cromátidas 4 gametos haploides

Gif animado sobre la Meiosis

Interfase Duplicación de los cromosomas. Antes de que se produzca la primera división

Cromosoma formado por dos cromátidas

Profase I

Paquiteno Cuatro cromátidas: tétradas. Las cromátidas homólogas se unen íntimamente en algunos puntos, formando quiasmas.

Metafase I Las parejas de cromosomas homólogos (tétradas) migran hacia el ecuador celular formando la placa ecuatorial, mientras unen sus centrómeros a los filamentos del huso.

Anafase I Los pares de cromosomas homólogos se separan

Telofase I Reaparece la membrana nuclear y el nucleolo, se obtienen dos células hijas haploides.

Profase II Desaparece la membrana nuclear y se tiende el huso acromático.

Metafase II Los cromosomas se alinean formando la placa ecuatorial, sus centrómeros se fijan a los filamentos del huso.

Anafase II Se separan las cromátidas de cada cromosoma, emigrando a su respectivo polo celular.

Telofase II Se agrupan los cromosomas e inician su desespiralización, se forma la envoltura nuclear y se divide el citoplasma.

Animaciones sobre la Meiosi

BIPARTICIÓN: Sólo se da en células aisladas; la célula madre se parte en dos células hijas idénticas a ella.

GEMACIÓN: El individuo produce unos grupos de células, las YEMAS, que crecen poco a poco hasta que se separan originando nuevos individuos.

ESPORULACIÓN: El individuo que se reproduce fabrica muchas células pequeñas llamadas ESPORAS, que son liberadas al aire o al agua y al germinar originan un nuevo individuo.

Selectividad Ciclo celular Procesos de mitosis y la meiosis Procesos de mitosis y meiosis en los organismos pluricelulares. Procesos de división celular en eucariótas. Variación del contenido de ADN por célula durante en ciclo celular Una determinada especie animal tiene tres pares de cromosomas