TEMA 12: Cromosomas, mitosis y meiosis PDF

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Aloma Riera Rodríguez

Biología

TEMA 12: CROMOSOMAS, MITOSIS Y MEIOSIS CROMOSOMAS Un cromosoma es cada uno de los pequeños cuerpos en forma de bastoncillos en que se condensa la cromatina del núcleo celular. El ADN, se encuentra como cromatina durante la mayor parte de la vida de una célula eucarionte, bajo estas condiciones el ADN de la cromatina tiene capacidad funcional para: o o

Dirigir síntesis de las proteínas Dirigir la formación de nuevas células.

TIPOS DE CROMOSOMAS Metacéntrico → el centrómero se localiza a mitad del cromosoma y los dos brazos presentan igual longitud. Submetacéntrico → la longitud de un brazo del cromosoma es algo mayor de la del otro. Acrocéntrico → un brazo es más corto y el otro largo. Telocéntrico → sólo se aprecia un brazo del cromosoma al estar el centrómero en el extremo.

ESTRUCTURA DE UN CROMOSOMA Cromátidas → filamentos idénticos, dispuestos uno al lado del otro. Centrómero → divide el cromosoma en dos brazos y ocupa una posición variable. Brazos → dos zonas de la cromátida separadas por el centrómero. Cinetocoro → puntos desde los cuales polimerizan los microtúbulos que intervienen en la separación del cromosoma durante la anafase de la mitosis y meiosis. Telómero → estructuras protectoras que evitan la pérdida de información de los extremos en cada ciclo de replicación y que no poseen información genética.

Constituciones secundarias → son constantes en su posición y tamaño, resultan útiles para identificar un cromosoma en particular. Están relacionadas con la formación del nucléolo al final de la mitosis. Satélites → porciones esféricas situadas en el extremo del cromosoma. Bandas → segmentos de cromatina que se pintan de diferente intensidad y que permiten una identificación inequívoca de los cromosomas mediante un método de patrón de bandas. Huso → motores químicos que poseen proteínas andadoras. Aparato mitótico → conjunto de microtúbulos. FORMACIÓN DE UN CROMOSOMA El primer nivel de empaquetamiento es conocido como el collar de perlas. Se forma cuando la doble hélice se asocia con histonas. Esta asociación recibe el nombre de Nucleosoma. Cada uno de estos está formado por un octámero de histonas y una fibra de ADN. El segundo nivel de empaquetamiento es conocido como solenoide. Se forma por el enrollamiento sobre sí misma del collar de perlas. En cada vuelta hay seis nucleosomas y seis histonas que se agrupan entre sí y constituyen el eje central del solenoide. El tercer nivel de empaquetamiento es conocido como bucles. Estos bucles se forman con el plegamiento del solenoide y quedan estabilizados por un andamio proteico o armazón nuclear. Estos bucles se enrollan sobre sí mismos formando Rosetas. El cuarto nivel de empaquetamiento es conocido como rodillo. Está formado a partir de la disposición en espiral de treinta rosetas seguidas. El quinto nivel de empaquetamiento está formado por la sucesión de rodillos, que formarán el cromosoma. Cariotipo → forma, cantidad y tamaño de los cromosomas. La diferencia entre un individuo y otro es la información especificada en los genes de los cromosomas.

CICLO CELULAR El ciclo celular comprende el periodo de tiempo que va desde que se forma la célula hasta que se divide y genera nuevas células. En un ciclo celular se diferencian dos fases: interfase (etapa inicial de larga duración, en que la célula presenta núcleo, crece y sintetiza diversas sustancias) y división (etapa final corta, en la que la célula presenta cromosomas y se forman dos células hijas). Fase M → corresponde a la división nuclear (cariocinesis) y citoplasmática (citocinesis). INTERFASE Este periodo de tiempo que transcurre entre dos mitosis sucesivas, y ocupa gran parte del ciclo celular. Durante la interfase la célula aumenta de tamaño y duplica el material genético preparándose para la división celular. Se distinguen tres periodos o fases: fase G1, fase S y fase G2.

Fase G1 → se sintetizan las proteínas necesarias para que la célula aumente su tamaño. Empieza en la fase M y dura hasta que se inicia la replicación del ADN. Fase S → empieza cuando se inicia la síntesis de ADN y acaba cuando el contenido de ADN del núcleo se ha duplicado. Se produce la duplicación o replicación del ADN y se sintetizan las histonas. Fase G2 → dura hasta que empieza la mitosis en la fase M. La célula puede aumentar ligeramente de tamaño. Se transcriben y traducen los genes que codifican las proteínas necesarias para que la célula se divida, y se duplican los centriolos. MITOSIS La mitosis es un proceso de división que sirve para repartir las cadenas de ADN de forma que todas las células hijas que se originan tengan la misma información genética que su madre y entre ellas. La mitosis es continua, sin interrupciones, relativamente rápida, que para ser estudiada se suele dividir en varias fases, profase, metafase, anafase y telofase. Profase → se produce una condensación de la cromatina que forma los cromosomas formados por dos cromátidas hermanas idénticas y unidas por en centrómero. La membrana nuclear y el núcleo desaparecen y los cromosomas se dispersan por el citoplasma. En los centrómeros de cada cromosoma se forman los cinetocoros, a partir de los cuales se originan los microtúbulos. Metafase → los cromosomas asumen un grado medio de condensación. El huso se ha formado y se extiende entre los dos polos de la célula. Los microtúbulos empujan los cromosomas hasta situarlos en la placa ecuatorial. Los centrómeros se colocan perpendicularmente al eje formado por los centriolos. Anafase → los microtúbulos se acortan y separan los dos polos del huso. Esta fase termina cuando los cromosomas llegan a los polos. Telofase → los nucléolos reaparecen y los cromosomas empiezan a desenrollarse. La membrana nuclear reaparece también y delimita las dos zonas nucleares.

MEIOSIS Proceso por el cual a partir de una célula madre diploide se obtienen cuatro células hijas haploides. En el proceso de Meiosis se distingue una etapa reduccional o meiosis I y una etapa ecuacional o meiosis II. A diferencia de lo que sucedía en la mitosis, se desplazan cromosomas enteros en lugar de cromátidas. Al final de la anafase I habrá dos juegos de cromosomas separados en los polos opuestos de la célula.

MEIOSIS I Profase I → los cromosomas, se van moviendo y se agrupan por parejas de manera que los cromosomas homólogos quedan formando pares, unidos cromátida contra cromátida, antes de unirse a las fibras del huso. Esta unión va a permitir la recombinación, consistente en que las cromátidas de los cromosomas homólogos que quedan juntas se intercambian trozos de sus cadenas de ADN, apareciendo cromátidas nuevas que antes no existían. Las cromátidas recombinadas darán lugar a la aparición de individuos adultos nuevos que tampoco existían anteriormente. Metafase I → una vez realizada la recombinación en todos los cromosomas cada par de homólogos se une a una fibra del huso, es decir, se colocan dos cromosomas por cada fibra del huso acromático, en lugar de un cromosoma por fibra como sucedía en la mitosis; luego los pares se desplazan para colocarse en el centro de la célula.

Anafase I → los pares de cromosomas homólogos empiezan a separarse hacia los polos opuestos de la célula.

Telofase I → reaparecen la membrana nuclear y el nucléolo, mientras los cromosomas sufren una pequeña descondensación. Se obtienen dos células hijas con la mitad de los cromosomas que tenía la célula madre, y con dos cromátidas cada cromosoma. MEIOSIS II Se desarrolla de la misma forma que la mitosis y ocurre simultáneamente en las dos células hijas. Antes de empezar, se produce una corta interfase en la que no hay síntesis de ADN, pero si se duplican los centriolos.

Profase II → desaparece la membrana nuclear, los cromosomas se condensan y se forma el huso. Metafase II → los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial. Cada uno formado por dos cromátidas unidas por el centrómero.

Anafase II → se separan los centrómeros y cada cromátida emigra hacia los polos opuestos. Telofase II → se forma la membrana nuclear alrededor de los cromosomas. Se produce la citocinesis y se obtienen cuatro células hijas. Estas células son haploides y genéticamente diferentes, ya que tiene recombinados algunos de sus cromosomas.

DIFERENCIAS ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS MITOSIS 1) 2) 3) 4) 5)

Consta de una replicación cromosómica seguida de una división nuclear. Las células hijas reciben una copia idéntica de la información genética de la célula madre. La variabilidad genética es mínima o nula. El nº de cromosomas se mantiene constante. La duración de la división mitótica es corta.

MEIOSIS 1) Consta de una duplicación de los cromosomas seguida de dos divisiones nucleares. 2) Las células hijas no reciben la misma información genética, ya que durante la profase I se produce la recombinación o entrecruzamiento que redistribuye los genes de los diferentes cromosomas. 3) La variabilidad genética es muy importante debido a la distribución independiente de los cromosomas homólogos paternos y maternos en la meiosis I y también a causa de la recombinación génica. 4) El nº de cromosomas se reduce a la mitad. 5) La duración de la meiosis es superior a la de la mitosis.

GAMETOGÉNESIS Gametogénesis: proceso por el cual una serie de células germinales, denominadas genéricamente protogonias, van a sufrir importantes transformaciones, que las van a convertir en gametos, espermatozoides en el caso de la espermatogénesis y óvulos en el caso de la ovogénesis. Los espermatozoides son, en general, alargados y se distingue en ellos una “cabeza”, que contiene el núcleo celular y que está envuelta por el cuerpo apical o acrosoma, un breve “cuello”, dónde se sitúa el centrosoma, y una “cola”, en la que es posible diferenciar una parte anterior o de conjugación donde se sitúan las mitocondrias, una parte media o principal y otra terminal, todas ellas recorridas por un filamento axial. Se denomina nemaspermos a los espermatozoides con cola y anemaspermos a los que no la tienen. Los óvulos son, en general, células grandes y redondeadas en las que puede distinguirse un gran núcleo, denominado como vesícula germinal, uno o varios nucléolos, las manchas germinativas, y una gran cantidad de sustancias citoplasmáticas de reserva, que constituyen el deutoplasma o vitelo. Los óvulos están protegidos por varias membranas: o o o

Membrana primaria o vitelina, que corresponde a la verdadera membrana de la célula. Membranas secundarias, que se forman en el ovario alrededor del óvulo a partir de células foliculares Membranas terciarias, que se depositan alrededor del óvulo una vez que éste ha salido del ovario y que corresponden a las vainas calcáreas o quitinosas de algunos huevos.

No obstante, existen óvulos que carecen de estas envueltas de protección (Poríferos, Cnidarios) pudiendo incluso desplazarse por movimientos ameboides.

TIPOS DE ÓVULOS Existen varios tipos de óvulos: Isolecitos → óvulos con escaso vitelo (la denominación de alecitos hace referencia a la inexistencia del mismo), propios de animales cuyos embriones nacen en un estado muy precoz (Cnidarios, Equinodermos) o bien se nutren durante su desarrollo embrionario por medios diferentes al aporte vitelar (Mamíferos). Heterolecitos → óvulos de mayor tamaño que los anteriores por la mayor cantidad de vitelo que acumulan repartido en gotas o grumos, denominados clásicamente como plaquetas vitelinas, tanto más gruesos cuanto más alejados están del núcleo celular. Son propios de Anfibios, Anélidos, Moluscos, ... y en general de animales con metamorfosis. Telolecitos → el vitelo es abundante y constituye una única masa homogénea que ocupa la zona central de la célula, localizándose el núcleo y el citoplasma no vitelar en una delgada capa periférica. Son propios de Cefalópodos, Reptiles, Aves y Peces. Centrolecitos → el vitelo es abundante y central, aunque la forma general del óvulo es alargada y el núcleo es central.

FECUNDACIÓN Y ACTIVACIÓN OVULAR Fecundación → proceso mediante el cual espermatozoide y óvulo se reúnen para constituir el zigoto o célulahuevo. Desde el punto de vista genético consiste en una anfimixis nuclear que conduce a la recuperación del número diploide de cromosomas perdido durante la meiosis. Desde el punto de vista embriológico consiste en una activación del óvulo. El contacto entre ambos gametos ocasiona cambios químicos en los mismos, conducentes a que los espermatozoides queden adheridos a la superficie del óvulo e incluso aglutinados entre sí. Una vez el espermatozoide está sujeto a la superficie ovular, debe atravesar las cubiertas de protección del gameto femenino. Ante estos procesos el óvulo reacciona diferenciando el cono de atracción que absorbe el espermatozoide, y desencadenando varios procesos tendentes a impedir la entrada de nuevos espermatozoides. La activación del óvulo durante la fecundación parece ser consecuencia de la acción traumática o lesiva subletal llevada a cabo por el espermatozoide....