Cuáles  son  las  funciones  que  el  DNA,   debe  de  cumplir  como  material  genético?

Funciones  del  ADN:  1)  Replicación

2)  Expresión  del  ADN

Dogma  Central  de  la  Biología  Molecular

Cromosomas:  unidades  que  contienen  la  información  genética

Mutación:  cambios  heredables  en  el  DNA  

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LOS CROMOSOMAS

•  Cromosomas son estructuras que contienen el material genético

•  Bioquímicamente están compuestos por DNA y proteínas –  En eucariontes el complejo DNA-proteina se

denomina cromatina

Cromosomas homólogos

cromátidas

Los  cromosomas  eucariontes  son  heredados  en  conjunto

•  La mayoría de las especies eucariontes son diploides – Tienen dos juegos de cromosomas

•  Ejemplos – Humanos

•  46 cromosomas totales (23 por juego)

– Perros •  78 cromosomas totales (39 por juego)

– Mosca de la fruta •  8 cromosomas totales (4 por juego)

•  Diferencias celulares entre dos tipos de células – 1. Procariontes

•  Bacteria y archaea – 2. Eucariontes

•  Protistas, hongos, plantas y animales

DIVISIÓN CELULAR

División  de  una  bacteria  típica  como  Escherichia  coli

Golgibody

Nuclearenvelope

ChromosomalDNA

Nucleus Nucleolus

Polyribosomes

Ribosome

Rough endoplasmicreticulum Cytoplasm

Membrane protein

Plasma membrane

Smooth endoplasmicreticulum

Mitochondrion Mitochondrial DNA Centriole Microtubule

Microfilament

Lysosome

Célula Animal

Ciclo  celular  en  células  eucariontes

Mitosis: proceso celular que consiste en la formación de dos células a partir de una de ellas conservando el mismo número de cromosomas.

•  Cromosomas dispersos en el núcleo.

•  Los cromosomas ya se replicaron.

•  El centrosoma, el punto de origen del huso mitótico, se divide.

Nuclearmembrane

Chromosomes Nucleolus

Two centrosomes,each with centriole pairs

INTERFASE

Núcleo  en  Interfase

•  La membrana nuclear se disocia.

•  El DNA se condensa haciendo visibles a las cromátidas hermanas.

•  Los centrosomas se comienzan a separar

•  El aparato que dará origen al huso mitótico se forma – Compuesto de

microtúbulos

PROFASE

Profase

Cromátidas  hermanas

Se encuentran en células animales. Estos organelos están localizados cerca del núcleo en el centrosoma. Es una masa granular que sirve como organizador central de microtúbulos. Cada centriolo está formado de 9 cúmulos de microtúbulos, arreglados en anillos.

Centrosomas  (centros  de  organización  de  microtúbulos)

Centriolos

El cinetocoro es un disco localizado en la parte externa de los cromosomas, en los centrómeros, compuesto por unas proteínas donde anclan los microtúbulos del huso mitótico, durante los procesos de división celular (meiosis y mitosis). El cinetocoro es una estructura proteica que permite que cada cromátida se mueva por separado y se distribuya adecuadamente a los nuevos núcleos.

Función  del  huso  mitótico

•  Los centrosomas se mueven a los polos opuestos

•  Los microtúbulos interaccionan con las cromátidas hermanas

•  Los microtúbulos que van al cinetocoro crecen desde los dos polos

•  Los cinetocoros de las cromátidas hermanas se fijan a los microtúbulos PROMETAFASE

Prometafase

•  Las cromátidas hermanas se alinean en la placa metafásica

Polarmicrotubule

Kinetochoreproteins attachedto centromere

Kinetochoremicrotubule

Metaphaseplate

METAFASE

Metafase

•  La conexión que une a las cromátidas hermanas se rompe.

•  Cada cromátida, ahora se comporta como un cromosoma individual, se dirige a un polo.

•  Conforme procede la anafase el microtúbulo que une al cinetocoro se acorta ANAFASE

Anafase

•  Los cromosomas llegan a sus respectivos polos y se descondensan

•  La membrana nuclear se forma nuevamente

•  Se produce la citocinesis

TELOFASE Y CITOCINESIS

Telofase  y  citocinesis

Video https://www.youtube.com/watch?v=0FrFFldUXTg

Importancia  genética  de  la  mitosis

• Mantener la cantidad de material genético constante de generación en generación

• Producir dos células hijas idénticas

• Distribuir equitativamente el material genético.

¿Qué células llevan a cabo la mitosis?

REPRODUCCIÓN SEXUAL

– Los padres forman gametos con la mitad del material genético

•  Los gametos se fusionan durante la fertilización para generar un nuevo organismo

•  Este proceso es llamado gametogénesis

No hay duplicación ni interfase

Para  la  formación  de  los  gametos  se  necesita  de  un  proceso  de  división  llamado  meiosis.

Profase I Profase II

Metafase I Metafase II

Anafase I Anafase II

Telofase I Telofase II

La meiosis comprende dos rondas de divisiones nucleares sucesivas, con un solo evento de replicación del ADN.

LEPTOTENE ZYGOTENE

Nuclearmembrane

Nuclear membranefragmenting

Chiasma

PACHYTENE DIPLOTENE DIAKINESIS

Los cromosomas se replicany condensan

Comienza la sinapsis. Los bivalentes se forman y ocurre el entrecruzamiento.

El complejo sinaptonémicodesaparece. Permaneciendouniones entre los cromosomasllamados quiasmas.

Synaptonemalcomplex forming

Termina la profase II

Bivalentforming

PROFASE DE LA MEIOSIS I

tetrad

Unión del DNA cromosómico de cromátidas

hermanas.

Genera la unión entre los elementos

laterales.

El complejo sinaptonémico •  Estructura proteica formada entre dos cromosomas homólogos

Complejo sinaptonémico

Lateral element

Central element

Chromatid

Transverse filament

Recombinación entre cromátidas hermanas

MEIOSIS I

Huso meiótico Bivalente

Membrana nuclear fragmentada

Cromátidas hermanas

Sinapsis entre cromosomasHomologos. Formación debivalentes

Centrosomas con centriolos

PROMETAPHASE LATE PROPHASE EARLY PROPHASE

El aparato del huso mitótico completa la unión de las cromátidas a través de los microtúbulos

•  Los bivalentes son organizados a lo largo de la placa metafásica durante la mitosis I

•  Los pares de cromátidas hermanas se alinean en doble fila

n  El arreglo es al azar (azul y rojo)

Metaphaseplate

Kinetochore

Metafase  I

TELOPHASE AND CYTOKINESIS ANAPHASE METAPHASE

Placa metafásica Cleavagefurrow

Los cromosomas homólogos se separan. Pero la conexión que sostiene a las cromátidas hermanas no se rompe.

Las cromátidas hermanas alcanzan sus respectivos polos y se descondensan. La envoltura nuclear se forma para producir dos núcleos separados.

Cuatro células haploides

PROPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS ANAPHASE METAPHASE PROMETAPHASE

Meiosis  II

Células haploides

•  Meiosis I es seguida por citocinesis y meiosis II

•  Los eventos que ocurren en la meiosis II son similares a los de la mitosis.

•  Sin embargo el punto de inicio es diferente: para un organismo diploide con 6 cromosomas.

•  La Mitosis comienza con 12 cromátidas unidas como 6 pares de cromátidas hermanas.

•  La Meiosis II comienza con 6 cromátidas unidas como tres pares de cromátidas hermanas.

Célula con 4 cromosomas en metafase de mitosis Célula con 4 cromosomas en metafase I de meiosis

a) Considera dos pares de cromosomas, uno largo y otro chico. Dibuja todas las posibles combinaciones que puede ocurrir durante la metafase de la meiosis I. b) Asume que un gen con dos alelos está presente en los cromosomas largos (A,a) y que otro gen con dos alelos está presente en los cromosomas cortos (B,b). Calcula la probabilidad de generar las siguientes combinaciones: AB, Ab, aB, ab.

•  Para AaBb: # gametos = 22 = 4 AB Ab aB Ab

•  Para AaBbCc: # gametos = 23 = 8

ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC abc

Cada par de cromosomas se separa de manera independiente Existe un número 2n de combi- naciones que la meiosis puede producir. Para el caso de huma- nos es más de 8 millones de diferentes combinaciones.

El proceso de recombinación puede crear un número muy grande de combinaciones de genes

Esto origina que no existan dos células con la misma información como producto de la meiosis.

Significado genético de la meiosis 1.- Generar células haploides con la mitad del número cromosómico original de las células diploides. Debido a que tiene dos ciclos de división, pero sólo uno de replicación. A través de un ciclo de meiosis y de fecundación el número de cromosomas se mantiene en organismos que se reproducen sexualmente.

2.- En metafase I cada cromosoma de los padres tienen la misma oportunidad de alinearse en uno u otro lado de la placa ecuatorial metafásica. Por lo que cada núcleo generado por meiosis tendrá diferente combinación de cromosomas maternos y paternos. En Drosophila que tiene 4 cromosomas (en condición haploide) el número de posible rearreglos es de 16 (tomando la fórmula general 2n).

3.- El entrecruzamiento (recombinación genética) entre cromátidas maternas y paternas genera más variación en la combinaciones finales

Comparación entre mitosis y meiosis

Ciclos  de  vida

En  humanos  la  fase  diploide  es  la  predominante  

Los helechos son plantas vasculares que presentan alternancia de generaciones

Espermatogénesis

La espermatogénesis es el mecanismo encargado de la producción de espermatozoides. Este proceso se desarrolla en los testículos. La espermatogénesis se extiende desde la adolescencia y durante toda la vida.

Ovogénesis

En los seres humanos el feto femenino empieza a formar ovogonias, pero se detiene el proceso de meiosis en la etapa de ovocito primario, específicamente en profase I, conocido como período de diploteno. Este período se mantiene suspendido hasta que, a partir de la pubertad y por efectos hormonales, se desprende un ovocito en cada ciclo menstrual, se concluye entonces la primera división meiótica y se inicia la segunda. Ésta a su vez se interrumpe, y no se completa hasta la fecundación, si es que ésta ocurre.