Mitosis y meiosis

MitosisMitosis

• Fase del ciclo celular en que la célula se divide, produciéndose dos células con el mismo contenido de ADN.

• Manera de reproducirse de organismos eucariotas unicelulares y células somáticas de multicelulares.

2n

2n 2n

Durante la mitosisDurante la mitosis• Los cromosomas se

condensan• Se rompe la envoltura

nuclear• El citoesqueleto se

reorganiza para formar el aparato mitótico

• Los cromosomas se mueven a los polos opuestos de la célula

MeiosisMeiosis• Fase del ciclo celular

de células germinales (gónada) en que una célula se divide, produciéndose cuatro células haploides, es decir con la mitad del ADN que el organismo multicelular.

2n

2n 2n

n n n n

Que necesita la célula para poder dividirse y repartir su ADN de manera equitativa?

• Condensar su ADN (cromosomas), de tal manera que se reparta solo una copia a cada célula. Un set de cromosomas para cada célula.

• Estructuras accesorias que permitan tal distribución (huso mitótico y centrosomas)

• Espacio libre para todos estos procesos (desmantelar membrana nuclear, retículo endoplásmico, aparato de Golgi).

Etapas de la mitosisEtapas de la mitosis

• Profase

• Prometafase

• Metafase

• Anafase

• Telofase

Profase

• Condensación de cromosomas

• Inicio de la formación del uso mitótico

• Centrosomas en polos opuestos

• Ruptura de la membrana nuclear

Prometafase

• Los comosomas se acortan y se engrosan.

• Desarrollo del uso mitótico

• Los microtubulos se adhieren al centrómero de los cromosomas

Metafase

• Cromosomas alineados al centro. Cada cromosoma replicado (dos cromatidas) esta unido de su centrómero a un microtúbulo de cada polo celular.

Cromatidas hermanas

Centrómero

Anafase

• Las cromatidas hermanas se separan y se mueven a polos opuestos.

• Acortamiento y desplazamiento de los microtúbulos del huso mitótico.

Telofase

• Los cromosomas alcanzan los polos de la célula.

• Se forma el núcleo y demás estructuras membranales.

Citocinesis

División citoplásmica de las células. Mediante un anillo contractil de miosina y actina. Empieza desde la anafase

2 (2n)

2n

2n

4n

n=1

Regulación de la mitosis

MPF

Rompimiento de la membrana nuclear

Inactivación de MPF en la metafase (punto de verificación)

Que pasa en la célula al inactivar a la quinasa

• Se revierten todos los procesos regulados por MPF. Cómo?

• Actúan fosfatasas que remueven los grupos fosfatos que MPF había agregado.

• En histonas (se descondensa el ADN).• Reaparece el nucleo y organelos.

Reaparición de la membrana

nuclear

Páginas para consultar animaciones o películas sobre mitosis

• http://www.johnkyrk.com/mitosis.html• http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/

mitosisisg/mitoan.html• http://www.lewport.wnyric.org/jwanamaker/animations/mi

tosis.html• http://www.pbs.org/wgbh/nova/baby/divi_flash.html

Meiosis

• Es un fenómeno especializado en el ciclo celular que reduce el número de cromosomas a la mitad.

• Producción de células hijas haploides

2n

2n 2n

n n n n

• Algunos organismos inferiores se dividen por meiosis

• En los animales y plantas multicelulares la meiosis está restringida a las células germinales– Clave para la

reproducción sexual

• El desarrollo de la progenie de un organismo se inicia con la fusión de esos gametos con la fertilización

• A diferencia de la mitosis, la meiosis resulta

en la división de una célula diploide en

progenie haploide

– Cada una contiene solo un miembro de cada par

de cromosomas homólogos que estuvieron

presentes en el progenitor diploide

Dos divisiones consecutivas

La reducción en el número de cromosomas se origina de dos procesos de división nuclear y celular (meiosis I y meiosis II) que derivan de una sola replicación del ADN durante la fase S precedente del ciclo celular

• Al igual que la mitosis, la meiosis I inicia después de que la fase S se ha terminado y los cromosomas se han replicado produciendo cromátides hermanas idénticas

• Durante la meiosis I, los cromosomas homólogos primero se emparejan uno frente a otro y luego se segregan a diferentes células hijas

• Las cromátides hermanas permanecen juntas y terminan así (un miembreo de cada par de cromosomas formado por dos cromátides hermanas) hasta culminar la primera división meiótica.

• La meiosis I va seguida de la meiosis II, la cual se

parece a la mitosis en que la cromátides hermanas

se separan y se segregan a diferentes células hijas.

• La meiosis II termina con la producción de cuatro

células hijas haploides

• Cada una contiene solo una copia de cada

cromosoma

• El emparejamiento de los cromosomas homólogos después de la replicación da como resultado la recombinación de las cromátides entre cromosomas

• La recombinación es clave para generar diversidad genética, fenómeno crítico para la evolución de las especies– Da como resultado el intercambio de genes entre cromosomas

homólogos apareados

• Las diferencias genéticas entre individuos proporcionan el material inicial para la selección natural, la cual permite a las especies desarrollarse y adaptarse a cambios de las condiciones medioambientales

• La recombinación entre cromosomas homólogos ocurre durante la profase de la meiosis I– Leptoteno– Zigoteno– Paquiteno– Diploteno – Diacinesis

Profase de la meiosis I

Leptoteno• El ADN comienza

condensarse.• Las secuencias homologas

de los cromosomas empiezan a reconocerse.

Leptoteno. Lepto=delgado

Zigoteno• Mayor condensamiento del

ADN. • Comienza la sinapsis de los

cromosomas.• Se forma el complejo

sinaptonémico. • Inicia la recombinación

Complejo sinaptonémico•Esta estructura, presente solamente durante la profase meiótica, sería la mediadora estructural del proceso de apareamiento cromosómico y el soporte del de recombinación génica.

•Mantiene a los cromosomas homólogos estrechamente asociados y alineados

Paquiteno• Termina la

recombinación.• Los cromosomas

permanecen unidos en los sitios de cruzamiento (quiasma)

Diploteno• Desaparece el complejo

sinaptonémico.• Los cromosomas se separan en

casi toda su longitud pero permanecen unidos en los quiasmas (puntos de recombinación).

• Indispensable para el alineamiento correcto en la metafase

• En este estado cada par de cromosomas (llamados bivalentes), consiste en 4 cromátides con su quiasma claramente visible

Diacinesis• Final de la profase I• Transición a la

metafase• Cromososmas

completamente condensados unidos por los quiasmas

• Durante la metafase I los cromosomas bivalentes se alinean en el huso.

• La anafase I inicia con la separación de los cromosomas homólogos de los quiasmas

• Las cromátides hermanas permanecen unidas en sus centromeros

• Cuando se completa la meiosis I, cada célula hija ha adquirido un miembro de cada par de cromosomas homólogos consistente en dos cromátides hermanas

• La meiosis II inicia inmediatamente después de la citocinesis, antes de que los cromosomas se descondensen– Parece una mitosis– En la metafase II los

cromosomas se alinean en el huso y los microtúbulos se unen al cinetocoro de las cromátides hermanas

• Inicia la anafase II– Las cromátides hermanas se

segregan a polos opuestos• La citocinesis II da logar a

la aparición de células haploides

Regulación de la meiosis en los ovocitos

• La meiosis de los ovocitos se regula en dos puntos del ciclo celular

• El primero es en el diploteno de la meiosis I

• Los ovocitos pueden permanecer arrestados durante mucho tiempo (40-50 años en mujeres)

• La meiosis del ovocito se reinicia en respuesta a un estímulo hormonal y continúa hasta la ovulación

• La división celular con la que termina la meiosis I de los ovocitos es asimétrica

• Se produce un ovocito de tamaño normal y un pequeño cuerpo polar

• El ovocito continua con la meiosis II sin haber reestructurado su núcleo o descondensado los cromosomas

• Los ovocitos vuelven a ser arrestados en me metafase II

• El factor responsable del arresto en metafase II está presente en el citoplasma del ovocito– Factor citostático

• Su componente primordial es una proteína

Permanece arrestado en la metafase II hasta la fertilización

Fertilización• En la fertilización, el

espermatozoide se une a un receptor específico sobre la superficie del óvulo y se funde en su membrana plasmática

• Termina la meiosis II– Liberación del segundo cuerpo

polar

• Inicia el desarrollo de un nuevo organismo diploide

• Contiene información genética derivada de ambos progenitores

• Inician ciclos celulares mitóticos

• Después de que termina la meiosis el huevo fertilizado contiene 2 núcleos haploides– Pronúcleos

• Cada una derivado de un progenitor

• Los dos pronúcleos (haploides) entran en

la fase S del ciclo celular y replican su

ADN conforme se acercan uno al otro

• Cuando se encuentran, el cigoto entra en

la fase M de su primera división por

mitosis

• Las envolturas de los pronúcleos se

rompen y los cromosomas condensados

se alinean en el aparato mitótico

• Termina mitosis

• Dos células embrionarias conteniendo un

genoma diploide