O CICLO CELULAR

Bioloxía 2º Bacharelato

Tema 12

Curso 2012 - 2013

Temario CIUGA Tema 12

Concepto de ciclo celular. Fases da mitose. Citocinese. Importancia biolóxica da mitose. Analizar e representar esquematicamente o ciclo celular e as modalidades da división do núcleo e do citoplasma, xustificando a importancia biolóxica da mitose. Breve descrición de cada unha das fases do ciclo celular.

No apartado da importancia biolóxica da mitose e necesario lembrar o seu papel na reprodución das células e no mantemento das estirpes celulares. É interesante mencionar que as alteracións no control do ciclo celular poden desencadear a formación de tumores.

O ciclo celular

O ciclo celular ou ciclo vital da célula é o tempo que transcorre desde que unha célula se forma por división a partir doutra preexistente, ata que se divide e dá lugar a dúas células fillas. Comprende dúas etapas e varias fases:

- División celular: - Mitose ou cariocinese: división nuclear.- Citocinese: división do citoplasma.- Interfase: tempo entre dúas divisións sucesivas. Fases: G1, S e G2.

O control do ciclo celular realízase mediante: - Regulación encimática:

- Mediante ciclinas e cinasas.- Sobre o punto de restricción (G1→S, G2→Mitose)

- Factores de crecemento:- Protooncoxenes (Repouso→S)- Oncoxenes (desenvolvemento tumoral)- Tamaño celular, contacto con outras células, temperatura, idade...

Funcións da división celular:Mitose: Incremento do número de células somáticas, substitución de células mortas e reprodución asexual (organismos unicelulares)Meiose: Produción de gametosApoptose: Morte celular programada

Tema 12

Fases do ciclo celular

Fase G1

Fase G2

Fase S

Prof

ase

Met

afas

e

Anafase

Citocinese

TelofaseMitose

InterfasePunto de restrición

Punto de restrición

Fase mitótica

G0

Preparación para a mitose

Preparación para a

síntese de ADN Síntese de

ADN

Tema 12

Fases do ciclo celular

O contido de ADN que existe nunha célula varía entre 2n e 4n ao longo do ciclo celular.

0

1

2

3

4

Fase G1 Fase S Fase G2 Profase Metafase Anafase Citocinese

Tema 12

Mitose

A mitose ou división celular orixina dúas células fillas xeneticamente iguais entre si e coa información xenética completa e idéntica á da célula nai .

En organismos unicelulares este proceso pode considerarse unha reprodución asexual.Precisa dun aparato mitótico constituído por elementos citoesqueléticos de natureza microtubular.

Durante a mitose (aberta) desaparece a membrana nuclear, excepto nalgúns protistas e fungos (mitose pechada).

É un proceso continuo, pero en función de aspectos morfolóxicos divídese, artificialmente, en catro fases: profase, metafase, anafase e telofase.

Tipo de células

Fase G1

Fase S

Fase G2 Mitose

Trypanosoma mega 8,5 7 2 1,4

Células da raíz do

chícharo10,5 7 6 2

Células de intestino de

rato9 7 3 1

Fibroblastos de rato 6 8 5 1,25

Duración (en horas) das fases do ciclo celular

Tema 12

Interfase

A interfase ou intermitose é o intervalo de tempo entre dúas mitoses sucesivas.

É a fase máis longa do ciclo celular (94% do tempo).

En todas as etapas da interfase prodúcese unha intensa actividade biosintética.

Etapa G1: - Biosíntese de material celular.- Algunhas células entran nun estado de repouso permanente (G0).- Ao final hai un punto de restricción que só se supera se todos os procesos bioquímicos acaecidos ata o momento son correctos.

Tema 12

Interfase

Etapa S:- Síntese de histonas.- Duplicación do ADN. Cada cromosoma queda formado por dúas cromátidas unidas por un centrómero.

Etapa G2:

- Biosíntese das substancias necesarias para a mitose.- Condensación do ADN: os cromosomas fanse visibles. - Duplicación do par de centriolos.- Reorganización do citoesqueleto celular.

Tema 12

A mitose das células vexetais é anastral. Estas células non teñen centriolos, non forman ásteres

e o seu fuso acromático ten forma de tonel.

Profase

Condensación da cromatina difusa: os cromosomas vanse tornando visibles progresivamente. A metade da fase visualízase que cada cromosoma está formado por dúas cromátides unidas polo centrómero.

Migración dos cromosomas á periferia nuclear. Desaparición paulatina do nucléolo, dispersándose os seus compoñentes.

Comezo da formación do fuso mitótico: Polimerización de microtúbulos polares que se alongan a medida que os centriolos migran cara aos dous polos da célula.

Nas mitoses abertas, ao final da profase, desaparece a membrana nuclear.

Tema 12

Prometafase

Unión dos cromosomas ao fuso mitótico.

Cada cromosoma presenta dous cinetocoros a ambos lados do centrómero, aos que se lle unen os microtúbulos cinetocóricos ou cromosómicos

Tema 12

Metafase

Os cromosomas dispóñense no plano ecuatorial da célula.

Cada cinetocoro e cada cromátida irmá quedan orientados cara un polo oposto da célula.

Como resultado obsérvase unha placa ecuatorial ou metafásica no medio da célula formada polos cromosomas alineados.

Tema 12

Anafase

É a etapa máis curta da mitose. Os centrómeros divídense e sepáranse arrastrando as súas cromátides correspondentes. A partir deste momento as cromátides considéranse cromosomas independentes.

Os microtúbulos cinetocóricos acúrtanse progresivamente, arrastrando as cromátides ata os polos opostos da célula. Os microtúbulos polares alónganse ata o ecuador do fuso, onde depositan os corpos pulsantes: un material denso que marca o lugar por onde se dividirá a célula.

Ao final da fase, os cromosomas acadan os polos e os microtúbulos que os moven despolimerízanse totalmente (desaparecen).

Tema 12

Telofase

Constitúe a fase final da mitose.

Os cromosomas descondénsanse e reconstrúen a cromatina.

Desaparecen as fibras do fuso.

As masas de cromatina rodéanse dunha nova envoltura nuclear, formándose os núcleos fillos cunha dotación de 2n cromosomas.

Aparecen de novo os nucléolos.

Tema 12

Citocinese

A citocinese ou citodiérese consiste no proceso de separación do citoplasma e o reparto dos orgánulos da célula nai entre as dúas células fillas.

Habitualmente comeza xa durante a telofase.

A célula sofre unha constrición na zona ecuatorial, denominado suco de división, que prosegue cara os lugares marcados polos corpos pulsantes.

A finalización do proceso é diferente nas células vexetais, animais e bacterianas.

Tema 12

Citocinese

Nas células vexetais:

Acumúlanse vesículas do complexo de Golgi (cargadas de elementos da parede celular) na zona media da célula.

As vesículas fusiónanse entre si e contactan coas paredes laterais da célula nai.

A fusión das vesículas orixinase un tabique ou fragmoplasto no ecuador da célula que separará as células fillas: o tabique está formado polas membranas das células fillas, separadas pola lámina media.

Por último, deposítanse a parede primaria e a parede secundaria. Esta última só nalgúns tipos de células.

O tabique non é contínuo senón que deixa poros ou perforacións na súa superficie que permiten a existencia de pontes citoplasmáticas ou plasmodesmos, que aseguran a comunicación entre as dúas células fillas.

Vesículas

Tema 12

Citocinese

Nas células animais:

Fórmase un anel contráctil que estrangula a célula polo seu ecuador. Este anel está formado por microfilamentos contráctiles de actina e miosina.

O anel cérrase ata converter a zona ecuatorial nunha masa densa que se vai estreitando ata romperse.

A célula nai escíndese entón en dúas células fillas.

Nas bacterias:

Non se forman estruturas mitóticas.

A célula alóngase, o cromosoma circular duplícase e a zona ecuatorial da célula estrangúlase ata que se separan as dúas células fillas.

O citoplasma e os materiais que o forman repártense entre as dúas células fillas de forma aproximadamente igualitaria.

Anel contráctil

Tema 12

Nunha célula en fase G1, cada cromosoma posúe

unha soa cromátide

Nunha célula en fase G2, cada cromosoma posúe

dúas cromátidesOs cromosomas das células

fillas que resultan da mitose posúen unha cromátide ata

que chegan á fase S

2n = 6 2n = 6

2n = 6

2n = 6

Repaso da mitose Tema 12

0,5 nmCromátides irmás

Centrómero

Durante a fase G1 o cromosoma está formado por

unha soa cromátide

Duplicación do cromosoma durante

a fase S

Separación das cromátidas irmás durante a anafase

da mitose

Distribución dos novos cromosomas

nas células fillas durante a telofase

Repaso da mitose Tema 12

Meiose

A meiose é o mecanismo de división que reduce a cantidade de material xenético. Ten lugar nas células xerminais. Iníciase nunha célula de 2n cromosomas que ó rematar, dará orixe a catro células de n cromosomas: gametos ou esporas.

Nos órganos reprodutores masculinos, as células resultantes da meiose son catro espermatozoides, mentres que nos órganos femininos, só unha das catro células, o óvulo, será funcional, ao acumular practicamente todo o material citoplasmático. As outras tres son diminutos glóbulos polares que non son funcionais como gametos.

Nas plantas, as células resultantes da meiose denomínanse, respectivamente, megasporas (femininas) e microsporas (masculinas).

A meiose consta de dúas divisións consecutivas do núcleo, entre as cales non existe duplicación do material xenético.

Primeira división meiótica, meiose I ou división reducional: Os dous núcleos resultantes teñen a metade de cromosomas e centrómeros que tiña a célula proxenitora. Debido aos procesos que teñen lugar nesta primeira división, os cromosomas resultantes poden presentar diferente información xenética entre si e respecto ós seus proxenitores.

Segunda división meiótica, meiose II ou división ecuacional: Implica a separación dos centrómeros. As cromátides resultantes son idénticas entre si, con excepción das partes intercambiadas na meiose I, e os catro núcleos resultantes teñen a metade do número de cromosomas có núcleo da célula que iniciou o proceso.

Tema 12

Primeira división meiótica

A Profase I é a etapa máis complexa do proceso. Ten cinco subetapas en función do comportamento cromosómico:

PROLEPTOTENOCondensación cromosómica premeiótica.

Tema 12

Primeira división meiótica

LEPTOTENOIníciase co enrolamento das cromátidas, o que as fai visibles ó microscopio. Aínda en condensación, únense á membrana nuclear en zonas próximas ós centriolos a través de placas de unión. As dúas cromátidas de cada cromosoma únense estreitamente e comeza a formarse o fuso mitótico.

Tema 12

Primeira división meiótica

ZIGOTENOOs cromosomas continúan acurtándose. Os cromosomas homólogos aparéanse entre si, uníndose en toda a súa superficie, orixinándose na zona de contacto unha estrutura denominada complexo sinaptonémico, constituído por unha placa central densa e elementos laterais de estrutura fibrilar. Nesta fase cada parella de cromosomas chámase bivalente ou tétrada. O número de bivalentes ou tétradas de cada especie é igual ó seu número haploide de cromosomas.

Tema 12

Primeira división meiótica

PAQUITENOAcúrtanse e engrósanse os bivalentes. Ten lugar un emparellamento máis íntimo da sinapse. Prodúcese o entrecruzamento ou sobrecruzamento (crossing-over) entre cromátidas non irmáns (homólogas), intercambiándose segmentos -xenes- no proceso denominado recombinación xenética. Prodúcese unha intensa transcrición de ARNr.

Tema 12

Primeira división meiótica

DIPLOTENOOs cromosomas homólogos comezan a separarse, aínda que permanecen unidos polos quiasmas (puntos onde se produciu sobrecruzamento). Iníciase a desaparición dos complexos sinaptonémicos. É a etapa máis longa. Pode durar días e incluso anos, como no caso dos ovocitos humanos. Cara ao final desta etapa os cromosomas adquiren un aspecto máis laxo.

Tema 12

Primeira división meiótica

DIACINESEOs cromosomas vólvense a condensar, acadando o seu grado máximo de empaquetamento, e os quiasmas vanse desprazando cara os extremos do bivalente (fenómeno coñecido como terminación dos quiasmas). A membrana nuclear e o nucléolo comezan a desaparecer.

Tema 12

Primeira división meiótica

Metafase I

Os bivalentes (parellas de cromosomas homólogos) dispóñense no plano ecuatorial. Só se observan algúns quiasmas terminais.

Os centrómeros de cada par de homólogos sitúanse en lados opostos da placa. A orientación de cada par de homólogos realízase ó azar, o que é causa de variabilidade nos gametos.

Tema 12

Primeira división meiótica

Anafase I

A metade de cada tétrada, isto é, unha parella de cromátidas irmáns, sepárase cara a cada un dos polos da célula, arrastrada cara os polos do fuso polo acurtamento das fibras que emerxen dos cinetocoros fusionados.

A diferenza máis importante ca anafase mitótica típica é que nesa os centrómeros (cinetocoros) non se separan, senón que se fusionan, co que non se separan as cromátidas, senón cromosomas completos.

Tema 12

Primeira división meiótica

Telofase I

A división nuclear remata ca formación dos núcleos fillos, cada un dos cales contén un xogo completo de cromosomas.

Nesta fase reaparecen o nucléolo e a membrana nuclear.

Tema 12

Primeira división meiótica

Citocinese I

De seguido prodúcese a citocinese ou separación das dúas células fillas.

No período que transcorre entre a primeira e segunda división non hai fase de duplicación (S) pois os cromosomas non se replican, dado que xa están formados por dúas cromátidas.

Tema 12

Primeira división meiótica

A segunda división meiótica equivale a unha mitose normal, na que as dúas cromátidas de cada cromosoma sepáranse e migran cara os polos opostos do fuso acromático. Comenza en paralela en cada unha das células fillas.

Profase II

Adoita ser breve.

Os cromosomas chegan xa duplicados; sen embargo, cada célula é haploide; isto é só presenta un xogo de cromosomas (n), en lugar de ter pares de cromosomas idénticos (2n). Desorganízase a membrana nuclear e fórmase o fuso acromático.

Tema 12

Primeira división meiótica

Metafase II:

Os cromosomas incorpóranse ó fuso mediante os microtúbulos dos seus cinetocoros e colócanse nunha placa metafásica.

Cada cromátida ten un cinetocoro.

Tema 12

Primeira división meiótica

Anafase II

Os centrómeros separánse, co que as cromátidas irmáns de cada díada se separan cara os polos opostos e se converten nun cromosoma fillo.

Tema 12

Primeira división meiótica

Telofase II:

Nela encóntrase un membro de cada parella de cromosomas homólogos en cada polo da célula.

O s c ro m o s o m a s d e s c o n d é n s a n s e (desespiralízanse) e reconstrúense as envoltas nucleares.

Se houbo recombinación, cada cromosoma levará información xenética materna e paterna.

Tema 12

Primeira división meiótica

Citocinese II

Tema 12

Fases da meiose Tema 12

Importancia biolóxica da meiose

A reprodución sexual precisa da redución do número de cromosomas á metade. Senón o número de cromosomas dobraríase en cada xeración. A meiose permite a conservación do número de cromosomas de cada individuo, xeración tras xeración, e, polo tanto, do número cromosómico de cada especie.

A meiose aumenta a variabilidade xenética dos individuos e as especies. Na metafase I, o número de combinacións entre os cromosomas paternos e maternos é moi grande, e aumenta en función do número de cromosomas.

A recombinación entre cromátidas non irmáns fai que o número de posibles gametos distintos sexa practicamente infinito. O aumento de variabilidade (xunto as mutacións) posibilita evolución por medio da selección natural.

O azar inflúe na fecundación sexual, porque só un dos dos millóns de espermatozoides emitidos fecunda o óvulo.

Tema 12

Comparación entre mitose e meiose

Mitose Meiose

Unha división cromosómica por ciclo Dúas divisións cromosómicas por ciclo

A única división cromosómica é ecuacional A primeira división cromosómica é reducional e a segunda ecuacional

Cada célula filla recibe un xogo de cromátides irmás ou cromosomas fillos

Na primeira división sepáranse pares de cromosomas homólogos. Na segunda sepáranse as cromátides irmás ou cromosomas fillos

Unha única división citoplasmática por ciclo Dúas divisións citoplasmáticas por ciclo

Non hai emparellamento entre cromosomas homólogos Hai emparellamento entre cromosomas homólogos

Non hai intercambio xenético entre cromosomas homólogos Hai intercambio xenético entre cromosomas homólogos

En cada ciclo fórmanse dúas células fillas En cada ciclo fórmanse catro células fillas (gametos ou esporas)

As células fillas poden sufrir posteriores divisións mitóticas As ceélulas fillas non poden sufrir unha posterior división meiótica pero si divisións mitóticas.

Prodúcese nas células somáticas Prodúcese nas células xerminais que dan lugar aos gametos

As células fillas son xeneticamente idénticas As células fillas teñen unha composición xenética diferente, resultado da combinación de caracteres paternos e maternos

As células fillas teñen o mesmo número de cromosomas que a célula nai

As células fillas teñen a metade de cromosomas (n) que a célula nai (2n). As células fillas son haploides, a nai diploide

A meiose ten moitos trazos en común coa mitose. Cada unha das súas divisións pasa polas fases de profase, metafase, anafase e telofase, fórmase o fuso acromático e prodúcense os mesmos acontecementos celulares non cromosómicos. As diferenzas máis importantes atópanse na profase da primeira división meiótica.

Tema 12

Reparto independente dos cromosomas homólogos

Repaso da meiose Tema 12

Cromátides irmás

Entrecruzamentoentre cromátides

non irmás

Cromosomas fillos recombinantes

Tétrada de cromosomas pais

Tétrada de cromosomas

recombinantes

Repaso da meiose Tema 12

Ciclos vitais

Ciclo Haplonte: Células adultas haploides. Cigoto diploide. A meiose é a primeira división do cigoto. A xeración haploide reprodúcese asexualmente. Exemplos: moitos protoctistas e algúns fungos.

Ciclo Diplonte: Células adultas diploides. Meiose previa á formación di cigoto. Exemplo: animais

Ciclo Diplohaplonte: Alternancia de xeracións haploide (gametófito) e diploide (esporófito). O esporófico sofre meiose para formar esporas haploides. As esporas producen gametófitos haploides. Os gametófitos producen gametos haploides. A unión de dous gametos haploides produce un cigoto diploide. O desenvolvemento do cigoto produce un esporófito diploide. Exemplo: plantas

Tema 12

Ciclos vitais

Monoxenético haplofásicoMonoxenético diplofásicoDixenético isomórfico diplohaplofásicoDixenético heteromórfico con esporófito dominante diplohaplofásicoDixenético heteromórfico con gametófito dominante diplohaplofásicoCiclo trixenético isomórfico diplohaplofásico

http://www.unioviedo.es/bos/Asignaturas/Botanica/9.htm

Tema 12