Biología celular iii pre
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El documento describe la estructura y función del núcleo celular y los procesos de división celular. Explica que el núcleo controla las actividades de la célula y contiene el material genético. Describe las partes del núcleo como la carioteca, cromatina y nucléolo, y los procesos de mitosis y meiosis que permiten la división celular y la formación de gametos, respectivamente.
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- 1. Profesor: N. Tomás Atauje Calderón CEPRE-UPSB 2015
- 2. Núcleo Es el centro de la regulación celular; se encarga de controlar y dirigir todas las actividades de la célula. Es denso y se caracteriza por contener el material genético de las células. La forma del núcleo varía según la forma de la célula que se trate. Generalmente es esférico en células esféricas, cúbicas y poliédricas; mientras que en las células cilíndricas suele tener forma ovoide. La mayor parte de las células presentan un núcleo, pero existen células multinucleadas (músculo esquelético, células de hongos y protozoarios) así como algunas que carezcan de núcleo (eritrocitos y células cribosas). El núcleo se puede dividir en dos partes: Carioteca y Región intranuclear.
- 3. Carioteca Se denomina así a la envoltura nuclear. Es la estructura que delimita y separa el contenido nuclear del citoplasma. Presenta membrana externa e interna y un espacio perinuclear entre ambas. Ambas membranas se ponen en contacto en los lugares conocidos como poros nucleares; los cuales miden aproximadamente unos 600 Å y permiten el intercambio de material genético entre el núcleo y el citoplasma. El núcleo tiene un aspecto rugoso por la abundancia de ribosomas en su membrana externa.
- 4. Núcleo
- 5. Región intranuclear Comprende tres partes: Carioplasma, nucléolo y cromatina. Carioplasma: También conocido como nucleoplasma o “jugo nuclear”. Es una masa semilíquida, incolora, viscosa y coloidal; tiene una densidad mayor al citoplasma pero con una composición semejante en cuanto a proteínas, sales inorgánicas, fosfatos y bases nitrogenadas. Nucléolo: Corpúsculo esférico compuesto de ARN y proteínas; está suspendido en el nucleoplasma y se encarga de la síntesis de ARN ribosómico y del ensamblaje de las subunidades del ribosoma.
- 6. Región intranuclear Cromatina: Organización supramolecular de naturaleza nucleoproteica, compuesta por ADN y proteínas histonas, que poseen gran cantidad de arginina y lisina. La unidad estructural de la cromatina se conoce como Nucleosoma; el cual está compuesto de 200 pares de bases de ADN enrollado alrededor de 8 histonas (4 pares). Una histona adicional se va ubicar en el ADN espaciador o linker. Existen dos tipos de cromatina: Heterocromatina (condensada) Eucromatina (descondensada)
- 7. Cromatina
- 8. Cromosomas Estructuras nucleoproteicas formadas por el enrollamiento de las fibras de cromatina. Portan los genes y son observables en una célula en división. Cada cromosoma está formado por dos cromátides hermanas y ambas poseen una región estrecha llamada centrómero, el cual divide al cromosoma en dos brazos. Presentan cinetocoros (placas proteicas) que son muy importantes para el proceso de división celular. Según la posición del centrómero, se conocen 4 tipos de cromosomas: Telocéntricos: Centrómero a un extremo. Acrocéntricos: Centrómero casi a un extremo. Submetacéntricos: Centrómero casi al centro. Metacéntricos: Centrómero en el centro.
- 9. Cromosomas
- 10. Ciclo celular Todas las células que intervienen en el crecimiento y el mantenimiento de los tejidos de los seres pluricelulares, están en constante división y formando nuevas células. Las células procariotas solo pasan por dos fases: Crecimiento: Etapa en la que se duplica su ADN. Fisión binaria: Crecimiento de la membrana plasmática y obtención de dos células hijas. El ciclo celular de una célula eucariota se puede dividir en dos etapas fundamentales: Interfase y División celular.
- 12. Interfase Durante esta etapa la célula aumenta de tamaño, duplica sus estructuras y acumula reservas necesarias para la división celular. Se pueden distinguir 3 fases en el proceso de interfase: Fase G1: Se caracteriza por un incremento en el volumen citoplasmático, debido a la formación de nuevas organelas y una intensa síntesis de proteínas. Fase S: Síntesis de ADN. Aquí ocurre el evento más importante, la duplicación de la cromatina. Fase G2: Se caracteriza por la acumulación de material energético para la división celular (ATP). También se da un incremento en el volumen de la célula. *Fase G0: Fase alternativa a la fase S; la célula no se prepara para la división celular aunque sigue realizando sus funciones metabólicas normales. La célula que pasa por esta fase puede aumentar de tamaño e incluso puede especializarse según el tipo de tejido al que pertenezca.
- 14. División celular Es el proceso por el cual una célula se divide en dos o cuatro células hijas. Dependiendo de la cantidad de células obtenidas y de la carga genética que éstas posean, se pueden diferenciar dos procesos distintos: Mitosis y meiosis. Ambos procesos pasan por dos etapas bien diferenciadas: Cariocinesis: División del contenido nuclear (información genética). Se puede dividir en 4 fases distintas. Citocinesis: División del contenido citoplasmático.
- 15. Mitosis
- 16. Mitosis Proceso de división celular donde una célula eucariota diploide (2n) origina dos células hijas diploides iguales (2n). La mitosis permite repartir el ADN duplicado en la interfase, de manera equitativa entre las células hijas (son genéticamente iguales). La mitosis consta de 4 fases: Profase: Se le puede dividir en dos partes: Profase temprana o Profase: Se condensa la cromatina y se forman los cromosomas dobles; se desorganiza el nucléolo y la carioteca. Los centrosomas duplicados van formando el huso mitótico a partir de la centrósfera; desde los cinetocoros cromosómicos también se van a formar fibras del huso. Profase tardía o Prometafase: La carioteca ya desintegrada permite la liberación de los cromosomas al citoplasma. El huso acromático se une a los cromosomas mediante los cinetocoros.
- 17. Mitosis Metafase: Al comienzo de la metafase los microtúbulos del huso invaden el área central de la célula y los cromosomas se ubican en la región central celular formando la placa cromosómica ecuatorial. Anafase: El alargamiento de las fibras centrosómicas y el acortamiento de las fibras cromosómicas del huso, ocasionan la separación de las cromátides hijas, ocasionando que migren hacia los polos de la célula. El centrómero precede al resto del cromosoma hijo como si fuera jalado por las fibras del huso. Telofase: Los cromosomas se descondensan formando fibras de cromatina; éstas serán rodeadas por fragmentos de retículo endoplasmático y así se formará nuevamente la carioteca. Se vuelven a formar los nucléolos por los organizadores nucleolares de algunos cromosomas.
- 18. Mitosis Citocinesis: Luego de la telofase aún existen haces de microtúbulos en la zona ecuatorial (fibras interzonales), que se entremezclan con vesículas y formarán el cuerpo intermedio. En el ectoplasma ecuatorial existe un anillo de microfilamentos que consumen ATP; la contracción de estos filamentos permite la formación de un surco que se va profundizando y divide a la célula. *En las células vegetales se forma el fragmoplasto por la concurrencia de vesículas del Aparato de Golgi, las cuales se fusionan para formar parte de la membrana de las células hijas. La separación de las células hijas se complementa con la formación de la pared celular entre estas membranas mediante secreción celular.
- 19. Meiosis
- 20. Meiosis Proceso de división celular en el que a partir de una célula diploide (2n) se forman 4 células haploides (n) o con la mitad de la carga cromosómica. Este proceso solo ocurre en los órganos sexuales de animales y plantas. Este proceso implica necesariamente dos divisiones: La primera división meiótica (meiosis I) es una división reductiva, ya que de una célula diploide se originan dos células haploides. La segunda división (meiosis II) es una división equitativa, ya que separa las cromátides hermanas de las células haploides.
- 21. Meiosis I También llamada Meiosis reduccional. A partir de una célula diploide (2n) se forman dos células haploides (n). Consta de 4 fases: Profase I: Es la fase más compleja de la meiosis. Se divide en 5 períodos: Leptoteno o Leptonema: Comienza la condensación de la cromatina, que presenta engrosamientos llamados cromómeros. Generalmente los cromosomas se polarizan adhiriéndose en una región de la envoltura nuclear, formando una especie de bouquet o ramillete. Zigoteno o Zigonema: Los cromosomas homólogos se aparean en un proceso llamado sinapsis. Entre los cromosomas apareados se forma una estructura proteica fibrosa denominada complejo sinaptonémico que permite el apareamiento exacto de los cromosomas homólogos.
- 22. Meiosis I Profase I (continuación): Paquiteno o Paquinema: Los cromosomas homólogos forman tétradas , cada una formada por un par de cromosomas de cuerpo doble (formado por dos cromátides). Estos cromosomas realizan el “crossing-over” o recombinación genética, que es el intercambio de pequeños segmentos de cromatina. Diploteno o Diplonema: Los cromosomas apareados empiezan a separarse, pero mantienen puntos de unión que se conocen como quiasmas. Diacinesis: Se reduce el número de quiasmas y los cromosomas se distribuyen uniformemente en el núcleo. Se desorganiza el nucléolo y la envoltura nuclear. Metafase I: Las parejas de cromosomas homólogos se mueven hacia el centro de la célula y se alinean en esa región, formando la doble placa ecuatorial.
- 23. Profase I
- 24. Meiosis I Anafase I: Los cromosomas homólogos migran hacia los polos celulares (disyunción). Telofase I: Los cromosomas llegan a los polos opuestos, se reorganiza la carioteca y los nucléolos; de esta manera se forman dos núcleos haploides. Esta división nuclear es acompañada por la división citoplasmática (citocinesis I). *Luego de la citocinesis I, las células formadas aumentan su volumen y duplican sus centriolos. Este proceso es corto y se denomina como Intercinesis, ya que se realiza entre la meiosis I y la meiosis II (no se considera como una interfase).
- 25. Meiosis II También llamada Meiosis ecuacional. Aquí se originan dos células haploides (n) a partir de una célula haploide (n) formada en la meiosis I. También consta de 4 fases: Profase II: La envoltura nuclear y los nucléolos se desintegran. Los cromosomas formados solo constan de dos cromátides unidas (son de cuerpo doble) y no se recombinan (no hay crossing over).
- 26. Meiosis II Metafase II: Los cromosomas de cuerpo doble se alinean en la región central de la célula formando una placa ecuatorial. Anafase II: Las cromátides de cada cromosoma doble se separan y se desplazan hacia los polos opuestos de la célula (se reparte de forma equitativa el ADN). Telofase II: Las cromátides llegan a los polos celulares y se vuelven a reconstruir las envolturas nucleares y los nucléolos.
- 27. Diferencias
- 28. Gametogénesis
- 29. Gametogénesis Se llama así a todo el proceso que implica la producción de gametos o de esporas maduras. En este proceso, la división meiótica es la etapa más importante. En algunas plantas se requiere más de una división mitótica para producir esporas reproductivas; mientras que en los animales los productos de la meiosis se transforman en gametos directamente gracias a un proceso de diferenciación. El proceso de gametogénesis consta de 4 pasos en general: Mitosis, Desarrollo (crecimiento), Meiosis y Maduración (diferenciación).
- 30. Espermatogénesis Las células germinales primordiales migran hacia las gónadas y se transforman en espermatogonias. Las espermatogonias hacen mitosis. La espermatogonia se divide en espermatocitos primarios recién en la pubertad. Esto se realiza mediante un proceso de crecimiento o desarrollo. Los espermatocitos primarios realizan meiosis I y producen dos espermatocitos secundarios. Cada espermatocito secundario realiza meiosis II y producirá dos espermátidas. Las cuatro espermátides producidas se transforman en espermatozoides mediante un proceso de maduración o diferenciación. Desde la pubertad los espermatocitos primarios producen constantemente expermatozoides (aproximadamente cada 72 horas). Los hombres pueden producir espermatozoides hasta los 60-80 años. El final de las producción de espermatozoides se conoce como Andropausia.
- 31. Ovogénesis Las células germinales primordiales migran hacia las gónadas y se transforman en ovogonias. Las ovogonias hacen mitosis. La ovogonia se divide en ovocitos primarios desde la etapa prenatal; pero éstos se detienen en la profase I (diploteno) cuando se van a dividir para obtener ovocitos secundarios. Los ovocitos primarios realizan meiosis I y cada uno produce un ovocito secundario y un primer corpúsculo polar. El ovocito secundario realiza meiosis II y producirá una ovótida y un segundo corpúsculo polar. La ovótida producida se transforma en óvulo mediante un proceso de maduración o diferenciación. Desde la pubertad los ovocitos secundarios producen un solo óvulo cada 28-30 días. Si un óvulo no es fertilizado por un espermatozoide (no hay fecundación), se provoca el desprendimiento del endometrio, que se conoce como Menstruación. Las mujeres suelen producir óvulos hasta los 40-50 años. El final de la producción de óvulos se conoce como Menopausia.
- 32. Diferencias