Tema 10. El Núcleo y la División Celular (Biología 2º Bachillerato) PDF

UD 10. CICLO CELULAR. MITOSIS Y MEIOSIS. CÁNCER Biología, 2º Bachillerato ¿QUÉ TIENES QUE SABER? ORIENTACIONES ¿QUÉ TIENES QUE SABER? ORIENTACIONES  RECORDATORIO… CÉLULA HAPLOIDE (n). Presentan una única dotación cromosómica (n). En...

UD 10. CICLO CELULAR. MITOSIS Y MEIOSIS. CÁNCER Biología, 2º Bachillerato ¿QUÉ TIENES QUE SABER? ORIENTACIONES ¿QUÉ TIENES QUE SABER? ORIENTACIONES  RECORDATORIO… CÉLULA HAPLOIDE (n). Presentan una única dotación cromosómica (n). En los humanos, las células haploides son las de los gametos. Para los humanos, n = 23. CÉLULA DIPLOIDE (2n): una célula diploide humana contiene 46 cromosomas, osea 23 pares de cromosomas homólogos. 44 son autosomas y los otros dos son los cromosomas sexuales. ○ En un organismo diploide siempre hay un nº par de cromosomas; a cada cromosoma le corresponde un homólogo. Así se forman las parejas de cromosomas homólogos. ○ Estos cromosomas homólogos tienen forma idéntica y contienen información para los mismos caracteres; sin embargo, aunque tienen los mismos genes, la información contenida en cada gen no es idéntica puesto que, de cada pareja de cromosomas homólogos, uno de ellos procede del padre y el otro de la madre. En cambio, sí es igual el ADN de las cromátidas hermanas, ya que una cromátida se crea por duplicación (replicación del ADN) de la otra. EL CICLO CELULAR  EL CICLO CELULAR ¿Qué es el ciclo celular? Conjunto ordenado de sucesos que transcurren desde que se forma una célula (por división de la progenitora) hasta que se divide y da lugar a dos nuevas células. Incluye dos etapas: Interfase. Es la etapa más larga. Es el periodo comprendido entre dos divisiones consecutivas. El núcleo presenta la envoltura nuclear y no se distinguen los cromosomas. Comprende tres fases: G1, S y G2. División celular. Es la etapa final. Se distinguen los cromosomas homólogos (con 2 cromátidas cada uno). Incluye dos fases: cariocinesis = división del núcleo (por mitosis) y citocinesis = división del citoplasma. *Existen 3 puntos de control durante el ciclo celular (al final de G1, de G2 y de M). El objetivo es verificar que la célula cumple los requisitos para pasar a la siguiente fase. - LA INTERFASE → Periodo comprendido entre dos divisiones consecutivas. En este periodo tiene lugar una intensa actividad metabólica. G2: Preparación para la división celular, se empieza a G1: lapso de tiempo entre la condensar la última división celular y la fase S. cromatina para La célula aumenta de tamaño, se formar los forman nuevos orgánulos, se cromosomas. produce la síntesis de ARN y proteínas necesarias para iniciar la fase S. S (síntesis): Replicación del ADN, duplicación de los centriolos y G0 permanente = quiescencia. síntesis de Las células que no se dividen histonas. nuevamente (neuronas, Cada cromosoma células musculares pasa a tener dos cardiacas…) permanecen en cromátidas estado de reposo hermanas. permanente. *Algunas células dejan de dividirse durante un tiempo, pero mantienen la capacidad de activar el ciclo celular; están en reposo temporalmente; permanecen en fase G1 que pasa a llamarse G0 (ej: hepatocitos - lesión en hígado → activan ciclo y reponen células dañadas.  REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR En el control del ciclo celular intervienen diversos factores: - Enzimas: intervienen las ciclinas y las kinasas dependientes de ciclinas. - Factores de crecimiento. Se unen a receptores de membrana provocando una reacción en cascada, activando ciertos genes. - Otros factores: tamaño celular, temperatura, edad… Después de un número limitado de divisiones, las células mueren para mantener el buen funcionamiento del organismo en un proceso conocido como APOPTOSIS o muerte celular programada. Cuando esto no ocurre convenientemente, las células se dividen sin control, dando lugar a tumores. EL CICLO CELULAR: CANTIDAD DE ADN ANTES DE LA FASE S VS DESPUÉS DE LA FASE S ANTES DE LA MITOSIS VS DESPUÉS DE LA MITOSIS  -LA DIVISIÓN CELULAR→ Es la etapa final del ciclo celular. Se distinguen los cromosomas homólogos (cada cromosoma con 2 cromátidas hermanas). Incluye 2 fases: cariocinesis = división del núcleo (por mitosis / algunos libros incluyen la división especial por meiosis) y citocinesis = división del citoplasma. La división celular se puede realizar de dos formas: Mitosis. Las células somáticas (células no especializadas en la reproducción sexual) se dividen por mitosis para dar lugar a células con el mismo número de cromosomas que la célula madre y con material genético idéntico. En un ser diploide, la mitosis sería el proceso por el cual a partir de una célula con 2n cromosomas se obtienen dos células con 2n cromosomas, siendo n el nº de tipos diferentes de cromosomas. ○ En organismos unicelulares, la mitosis es un mecanismo básico de reproducción asexual (a partir de un individuo se generan dos células hijas genéticamente identicas entre sí y al progenitor). Tal es el caso de la bipartición en bacterias, gemación en levaduras o esporulación en hongos. ○ En organismos pluricelulares, la mitosis es un mecanismo de multiplicación celular para el crecimiento del organismo y para renovar células o tejidos dañados (renovación tisular). Meiosis. Las células germinales se dividen por meiosis para formar cuatro células haploides (n) a partir de una célula diploide (2n). En los individuos diploides (2n) es necesaria para la formación de los gametos (n); reducir a la mitad el nº de cromosomas es fundamental para que el nº de cromosomas de la especie se mantenga constante, ya que tras la fecundación (unión de gametos), se forma una célula diploide. Los procesos de sobrecruzamiento, recombinación génica y segregación cromosómica, son fuente de variabilidad genética; las cuatro células formadas son diferentes genéticamente entre sí. TIPOS DE DIVISIÓN CELULAR según el nº final de cromosomas  MITOSIS Las células somáticas se dividen por mitosis para dar lugar a células con el mismo número de cromosomas que la célula madre (material genético idéntico). En un ser diploide, la mitosis sería el proceso por el que a partir de una célula con 2n cromosomas se obtienen dos células con 2n cromosomas, siendo n el nº de tipos diferentes de cromosomas. FASE G2, ANTES DE LA MITOSIS VS DESPUÉS DE LA MITOSIS  MITOSIS Y SUS FASES 1 ( ) 2 3 4 ( ) Recordatorio huso mitótico… Huso mitótico En las células animales la mitosis es astral. En cambio, en células vegetales, la mitosis es anastral porque carecen de centriolos y fibras del áster (hay un centro organizador de microtúbulos). FASES DE LA MITOSIS: PROFASE Y METAFASE Condensación de la cromatina, se comienzan a visualizar los cromosomas. 1. PROFASE Desaparición del nucleolo. Desorganización de la envoltura nuclear. Los centrosomas se dirigen cada uno hacia un polo, por el alargamiento de los microtúbulos polares. Se forma el huso mitótico; unión de los microtúbulos cinetocóricos a los cinetocoros de los cromosomas. Los cromosomas alcanzan su máximo grado de 2. METAFASE condensación y se visualizan de manera individualizada. Disposición de los cromosomas en el plano ecuatorial o placa metafásica. Cada una de las cromátidas del cromosoma está orientada hacia uno de los polos. Huso mitótico constituido plenamente. FASES DE LA MITOSIS: ANAFASE Y TELOFASE 3. ANAFASE Las cromátidas hermanas se separan y comienzan a migrar a polos opuestos de la célula. Se forman así los cromosomas anafásicos, con solo una cromátida. El desplazamiento de las cromátidas sucede por el acortamiento de los microtúbulos. 4. TELOFASE Una vez alcanzan las cromátidas los polos, comienza a desaparecer el huso mitótico. Se descondensan los cromosomas y desaparecen los cinetocoros. Reaparece la lámina fibrosa, la envoltura nuclear y el nucleolo.  CITOCINESIS → división del citoplasma CÉLULAS ANIMALES Se produce por estrangulamiento. La banda de microfilamentos de actina y miosina forma un anillo contráctil en el surco de segmentación, que escinde la célula en dos. CÉLULAS VEGETALES No se forma anillo contráctil por la existencia de la pared celular rígida. Se produce por la formación de un tabique denominado fragmoplasto en la zona media de la célula. Este se forma a partir de vesículas procedentes del aparato de Golgi que se fusionan entre sí para formar la membrana celular y la lámina media (vesículas cargadas de pectina). En el fragmoplasto hay plasmodesmos. MEIOSIS  LA MEIOSIS y SUS FASES enlace video - inglés Se realiza en las células germinales (sexuales) que dan lugar a los gametos. A partir de una célula diploide se forman cuatro células haploides. En los individuos diploides (2n) es necesaria para formar los gametos (n) y asegurarse de que el número de cromosomas de la especie se mantiene constante, ya que, tras la fecundación, se formará un cigoto diploide. Se producen 2 divisiones sucesivas, con una única duplicación del material genético: - Primera división meiótica. DIVISIÓN REDUCCIONAL. Los cromosomas homólogos (uno del padre y otro de la madre) se aparean y posteriormente se separan; la célula madre 2n pasa a tener la mitad de cromosomas, es decir, se forman dos células n. En esta fase se producen procesos de recombinación génica y segregación cromosómica que dan lugar a la variabilidad genética. - Segunda división meiótica. Se produce el reparto de las cromátidas hermanas de cada cromosoma entre las dos células hijas. Es semejante a una mitosis normal. En la interfase previa a la segunda división meiótica no se produce duplicación del ADN. MEIOSIS: FASES MEIOSIS I: profase I, metafase I, anafase I y telofase I PROFASE I Es muy compleja, se incluyen 6 etapas cuyo nombre no hay que aprenderse 1. Los cromosomas homólogos se aparean, gen a gen, mediante un proceso denominado sinapsis, dando lugar a un cromosoma bivalente o tétrada (con 4 cromátidas). El complejo sinaptonémico es la estructura proteica que une los dos cromosomas homólogos a lo largo de toda su longitud formando así el bivalente. 2. Se produce el sobrecruzamiento (= entrecruzamiento = crossing over) entre las cromátidas no hermanas del bivalente. Consiste en la rotura de enlaces y posterior unión, dando lugar a recombinación genética por intercambio de fragmentos cromosómicos (ADN) entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. Esto produce variabilidad genética que se observará en la descendencia. 3. Los cromosomas homólogos comienzan a separarse pero permanecen unidos en los puntos donde ha habido sobrecruzamiento, los quiasmas. Las cromátidas hermanas permanecen unidas por los centrómeros. 4. La membrana nuclear y el nucleolo comienzan a desaparecer. Los centrosomas comienzan a separarse. IMPORTANCIA DE LA PROFASE I A lo largo de la profase I tiene lugar el sobrecruzamiento y la recombinación entre cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. MEIOSIS I: profase I, metafase I, anafase I y telofase I METAFASE I La membrana nuclear y el nucleolo desaparecen. Los bivalentes se colocan en la placa metafásica o ecuatorial. Los dos cinetocoros de un cromosoma se orientan hacia un polo y los del otro cromosoma hacia el polo opuesto. ANAFASE I Los dos cromosomas homólogos, cada uno constituido por dos cromátidas, se separan y migran cada uno hacia un polo. A diferencia de la anafase mitótica, las dos cromátidas hermanas no se separan. TELOFASE I En algunas especies los cromosomas se desespiralizan un poco y se forma una envoltura nuclear de corta duración, en otras se inicia directamente la 2ª división meiótica. MEIOSIS I: profase I, metafase I, anafase I y telofase I MEIOSIS I Profase I Metafase I Anafase I Telofase I y citocinesis Acontecimientos Sinapsis, Los pares Segregación al Al final, cada clave formación de homólogos se azar de los célula cuenta con bivalentes alinean en el cromosomas, las la mitad del total ecuador de la cromátidas de los Sobrecruzamiento célula. hermanas se cromosomas. y recombinación mantienen juntas Cada cromosoma tiene dos cromátidas. MEIOSIS II: profase II, metafase II, anafase II y telofase II  SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MEIOSIS (I) La meiosis garantiza la VARIABILIDAD SOBRECRUZAMIENTO: Supone el intercambio de fragmentos de ADN entre las cromátidas no EN PROFASE I hermanas de cromosomas homólogos, dando lugar a recombinación génica. SEGREGACIÓN AL AZAR DE LOS CROMOSOMAS: De cada pareja de cromosomas homólogos, uno viaja a EN ANAFASE I un polo y otro al otro con aleatoriedad. SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MEIOSIS (II) La meiosis garantiza la CONSERVACIÓN DEL Nº DE CROMOSOMAS a lo largo de las generaciones 2n n + n ¿Qué pasaría si no existiera meiosis y la fecundación se diera entre “gametos” 2n? ¿Y con el paso del tiempo? DIFERENCIA ANAFASE Y ANAFASE I EN MITOSIS EN MEIOSIS I Se separan las cromátidas Se separan los cromosomas hermanas de los cromosomas homólogos Cada “nueva célula” formada Cada “nueva célula” formada tras tras la citocinesis contará con la citocinesis contará con solo un una cromátida de todos los cromosoma de cada pareja (es cromosomas decir, solo tendrá la mitad de los cromosomas)  COMPARACIÓN ENTRE MITOSIS Y MEIOSIS DIFERENCIAS → Tipo de células que las sufren, fases, resultados y significado biológico MITOSIS Y MEIOSIS EN EVAU, ¿CÓMO LO VEMOS? CÁNCER, MUTACIONES Y CICLO CELULAR  CARACTERÍSTICAS TUMOR: masa de células formada por una proliferación celular anormal. Tumor benigno → no invade órganos adyacentes y no hace metástasis (no migra a otros órganos y tejidos a través de la sangre o la linfa). Tumor maligno = CÁNCER → las células tumorales son capaces de invadir otros tejidos y de emigrar provocando metástasis. ¿Por qué las células cancerosas se dividen rápida e incontroladamente? ○ Se multiplican sin necesidad de recibir señales externas que activen el ciclo celular, a diferencia de las células normales que necesitan recibir señales de factores de crecimiento para superar el punto de restricción de la fase G1. ○ Poseen en sus membranas celulares antígenos distintos a las células normales por lo que no responden a las señales de inhibición de la división celular o de apoptosis y además escapan al control del sistema inmune. ○ Tienen alterado el metabolismo que les permite acelera su multiplicación. ○ Tienen capacidad de invadir otros tejidos y diseminarse (metástasis) ¿Por qué se produce un cáncer? Hábitos saludables No se conocen totalmente los mecanismos por lo que se llega a desarrollar un cáncer, pero es determinante la acumulación de múltiples mutaciones en los genes que regulan el ciclo celular, impidiendo el control sobre el ciclo celular. Estas mutaciones podrían ser espontáneas o inducidas por agentes mutagénicos. HÁBITOS PERJUDICIALES Tabaquismo → el tabaco contiene sustancias químicas carcinógenas que pueden dañar el ADN y aumentar el riesgo de cáncer. Consumo excesivo de alcohol → puede causar daño directo a las células lo que contribuye al desarrollo de algunos cáncer. Dieta poco saludable: Una dieta rica en grasas saturadas, azúcares refinados y baja en frutas, verduras y fibras se ha relacionado con un mayor riesgo de cáncer como el colorrectal. Exposición a la radiación ultravioleta: La exposición excesiva a la radiación UV del sol aumenta el riesgo de desarrollar cáncer de piel, especialmente el melanoma. EL CÁNCER Y LA PÉRDIDA DEL CONTROL DEL CICLO CELULAR Una célula cancerosa se origina por la acumulación de mutaciones en los genes que regulan el ciclo celular. El ciclo celular está regulado por puntos de control en que se asegura que cada fase está completa antes de pasar a la siguiente, pero las mutaciones pueden afectar a los genes encargados de estos puntos de control en el ciclo celular. En el cáncer, las células pueden reproducirse sin pasar estos controles normales del ciclo celular. No se detienen para reparar los posibles daños que haya en el ADN o para someterse a la apoptosis (muerte celular programada) si fuera necesario. Esto hace que se dividan sin control.  ¿Qué genes están relacionados? Genes relacionados con el cáncer: ★ Protooncogenes → Genes que controlan el crecimiento y el desarrollo celular y por mutaciones, pueden convertir en oncogenes. ★ Oncogenes → provocan la transformación de la célula normal en cancerosa, estimulando su división celular continua. ★ Genes supresores de tumores o antioncogenes → son genes que codifican proteínas que inhiben el crecimiento celular excesivo e impiden la división de la célula. Las mutaciones pueden desactivarlos dando lugar a células cancerosas.