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Departament de Genètica i Microbiologia

Dr. Antonio Barbadilla

Tema 3: Mitosis y Meiosis

http://bioinformatica.uab.cat/base/base3.asp?sitio=cvAB



Objetivos temaMitosis y meiosis

Deberán quedar bien claros los siguientes puntos

•Cromosomas: topografía, comparación, idiograma

•Mitosis y meiosis: similitudes y diferencias

•Paralelismo entre la conducta de los cromosomas en la meiosis y las leyes de Mendel

•La teoría cromosómica de la herencia

•Ciclos biológicos




El cromosoma eucariótico




Empaquetamiento del DNA en el cromosoma eucariótico




Tema 3: Mitosis y meiosis 5




Topografía de los cromosomas metafásicos

Tamaño del cromosomaPosición del centrómero

Metacéntrico SubmetacéntricoAcrocéntricoTelocéntrico

Distribución de la heterocromatinaEucromatinaHeterocromatina

Distribución (patrón) de bandas: bandas Q (Quinacrina), G

(Giemsa) y R (Giemsa inversa)




Preparación de cromosomas metafásicos humanos




Cariotipo - Idiograma

Cariotipo Idiograma




Fluorescent In-Situ Hybridization (FISH)

FISH de cromosomas humanos – “Chromosome Painting" -> Pintado cromosómico




Especie

2n

Ser humano (Homo sapiens) Guisante (Pisum sativum) Mosca fruta (Drosophila melanogaster) Ratón doméstico (Mus musculus) Lombriz intestinal (Ascaris) Paloma (Columba livia) Boa constrictor (Constrictor constrictor) Grillo (Gryllus domesticus) Azucena de trompeta (Lilium longiflorum) Helecho indio (Ophioglossum reticulatum)

46 14 8

40 2

80 36 22 24

1260

Número de cromosomas (2n) de algunas especies




?¿Cómo se transmiten los cromosomas a las células

hijas

En la década 1870-80, nuevas técnicas citológicas, el desarrollo del

microtomo y de las lentes de inmersión en aceite, condujeron al

descubrimiento de la fecundación, la fusión de los núcleos del óvulo y

del esperma para formar el núcleo del huevo, y la mitosis. En 1884

Carl Nägeli enuncia la teoría del idioplasma, que establece que el

núcleo celular es el vehículo de la herencia. En 1883 van Beneden,

trabajando en el nemátodo Ascaris, descubre la meiosis y reconoce

la individualidad de los cromosomas. T. Boveri, en un programa de

investigación que se inicia en 1888 y acaba en 1909, demuestra que

los cromosomas mantienen su estabilidad entre generaciones. A

partir de 1880 había un acuerdo general que el material hereditario

residía en los cromosomas -a pesar que esto no estuvo

completamente claro hasta 1916.

Historia de la genética: Descubrimiento mitosis y meiosis

Haz clic en el recuadro




Ciclo celular

Ciclo celular y su relación con la mitosis y meiosis


http://www.cellsalive.com/cell_cycle.htm



Cromosoma metafásicoformado por dos cromátidashermanas: DNA duplicado

El cromosomaen las células hijastras la segregación




Regla para contar cromosomas y moléculas de DNA

•Número de cromosomas

Número de centrómeros funcionales

•Número de móleculas de DNA

Número de cromátidas




Mitosis y Meiosis:

La mitosis es la solución al problema de la división celular y la constancia en el número de cromosomas de las célulashijas

La meiosis resuelve el problema de la presencia de dos padres (progenitores) en los organismos sexuales y la constancia del número de cromosomasentre generaciones




Mitosis

Etapas de la mitosis

Interfase Profase Metafase

Anafase Telofase

Animación de la meiosis


http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter12/animations.html


Meiosis y entrecruzamiento

http://biologia.uab.es/dgm/cv/barbadilla%20prados.asp



Fuerza motora de la segregación

Imagen de célula humana con microtúbulos en verde, cromosomas (DNA) en azul, y cinetocoro en rojo




Mitosis vs

Meiosis




Mitosis vs Meiosis

•Conservativa (2n) -> (2n)

•Una división (2 células hijas)

•No suele haber apareamiento de cromosomas homológos(y no quiasma)

•Células no gaméticas

Mitosis Meiosis

•Reductiva (2n) -> (n)

•Dos divisiones (4 células hijas)

• Apareamiento cromosomas homológos (y quiasma -> entrecruzamiento)

•Células gaméticas




La conducta paralela de los genes y cromosomas

•Los genes y los cromosomas ocurren a pares

•Tanto los alelos como los cromosomas homólogos segregan en la proporción 1:1 en los gametos

•Genes distintos y pares distintos de cromosomas homólogos segregan independientemente

En 1902 Walter Sutton se percató de que la segregación de los factores mendelianos (alelos) era consistente con la segregación de los cromosomas durante la meiosis

Sutton, W. S. 1903. The chromosomes in heredity. Biological Bulletin, 4:231-251

En la primera década del siglo XX se produce la síntesis de los trabajos genéticos (de hibridación

experimental) y citológicos. Esta síntesis simboliza la mayoría de edad de la Genética, iniciándose

como ciencia propia e independiente. El siglo empieza con el redescubrimiento de las leyes de

Mendel por los trabajos de 3 botánicos: Carl Correns, Hugo de Vries y Eric Von Tschermak, a

las que el británico William Bateson dará un gran impulso. Se produce una integración inmediata

de los estudios genéticos y citológicos. En 1902, T. Boveri y W. Sutton se percatan, de forma

independiente, de la existencia de un estrecho paralelismo entre los principios mendelianos recién

descubiertos y la conducta de los cromosomas en la meiosis. En 1905 Bateson acuñó (en 1901

había introducido los términos alelomorfo, homocigoto y heterocigoto) el término genética para

designar "la ciencia dedicada al estudio de los fenómenos de la herencia y de la variación". En

1909 el danés Wilhelm Johannsen introduce el término gen como "una palabrita... útil como

expresión para los factores unitarios... que se ha demostrado que están en los gametos por los

investigadores modernos del mendelismo".

Historia de la genética: El nacimiento de la ciencia de la genética al principio del siglo XXHaz clic en el recuadro




Teoría cromosómica de la herencia

•Los genes se encuentran en los cromosomas

•El lugar que ocupa un gen en un cromosoma se denomina locus (loci)




La base cromosómica de las leyes mendelianas

•Las leyes de Mendel son un reflejo directo de la conducta de los cromosomas durante la meiosis•El movimiento de los cromosomas determina los alelos que portarán los gametos

•La primera ley de Mendel (segregación 1:1) se explica por la migración aleatoria de los cromosomas homólogos a polos opuestos durante la anafase I de la meiosis•La segunda ley de Mendel (transmisión independiente) se explica por el alineamiento aleatorio de cada par de cromosomas homólogos durante la metafase I de la meiosis

•Las leyes de Mendel se dará en todos aquellos organismos que sufren la reducción meiótica




Nótese que (1) cada gen tiene cuatro copias debido a que el material genético se ha duplicado para llevar a cabo la mitosis (o la meiosis) y (2) cada alelo de un heterocigoto se encuentra en un cromosoma homólogo

A A a a

Cromosomashomólogos en

metafase




a

Factores mendelianos Par cromosomas homólogos enmetafase I meiosis

Ley de la segregación 1:1

A




Factores mendelianos

Cromosomas

A

A

a

a




A

a

Factores mendelianos Cromosomas

Ley de transmisión independiente

B

b

A

a

b

B




Teoría cromosómica de la herencia

A

A

a

a

B

B

b

b

Los genes mendelianos residen en los cromosomas y la conducta de éstos durante la meiosis explican las leyes de transmisión mendelianas




¿Qué organismos presentarán una

herencia mendeliana?




Las leyes de Mendel se aplicarán a cualquier eucariota que tenga una meiosis regular




2n2n

Ciclo diploide: mayoría animales

2n

Cigotos

Animaladulto

Meiosis Meiosis

nn Gametos

Las leyes de Mendel se aplicarán a cualquier eucariota que tenga una meiosis regular




2n

nn

nnnn

Ciclo haploide: hongos

Meiosis

Esporassexuales

Células haploides




2n

nn

nnnn

Ciclo haplo-diplonte: plantas

Meiosis

Mitosis:esporofitomulticelular

Mitosis:gametofitomulticelular

Esporassexuales




• En las siguientes direcciones encontrarás animaciones sobre la mitosis y la meisosis

• Ciclo celular y su relación con la mitosis y meiosis (intenta averiguar el número de móleculas de DNA por cada par de cromosomas homólogos en las distintas fases del ciclo celular)

• Animaciones de la Meiosis• Mitosis vs Meiosis (anota y memoriza las diferencias entre ambos procesos)• Cromosomas (id al apartado 6: la interpretación cromosómica de las leyes de

mendel). Observa que la conducta de los cromosomas sólo explica dos leyesmendelianas y no tres

• Lee este interesante ensayo del estudiante Óscar García Blay del curso 2014-15 que propone una nomenclatura para distinguir entre tetroplodía y DNA duplicado en la fase G2 4n vs 2n2c, o tetrapolidía versus DNA duplicado en fase G2 del ciclo celular: una clarificación conceptual

• Practica con los dedos el comportamiento de los cromosomas en la mitosis y la meiosis (como indica la figura)

• Descubre porqué la planta Hieracium pilosella que Nägeli dijo a Mendel de estudiar no seguía la leyes de Mendel

• Practica ejercicios en el aula permanente de genética


http://www.cellsalive.com/cell_cycle.htm

http://highered.mcgraw-hill.com/sites/0072437316/student_view0/chapter12/animations.html

http://highered.mcgraw-hill.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::535::535::/sites/dl/free/0072437316/120074/bio17.swf::Comparison%20of%20Meiosis%20and%20Mitosis

http://bioinformatica.uab.es/genomica/swf/cromosoma.htm

http://genetica.uab.cat/base/documents/genetica_gen/Concepto%202n-2c2015_3_25P1_6.pdf

http://bioinformatica.uab.es/aulagenetica

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