Tema 7. Ciclo Celular 2024-25 PDF

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Grado en Fisioterapia DG en Enfermería y Fisioterapia Biología Celular y Tisular 07 Curso 2024-2025 Ciclo celular © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  ÍNDICE Tema 7 1. INTRODUCCIÓN 2. TIPOS DE REPRODUCCIÓN 3. RENOVACIÓN CELULAR 4. CICLO CELULAR Puntos de control Mitosis Meiosis 5. MUERTE CELULAR © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  1. INTRODUCCIÓN Tema 7 Nº de juegos completos de cromosomas PLOIDIA en una célula Tema 8 Composición cromosómica de célula Composición cromosómica de haploide ♀ célula diploide con cromátidas y ♂ , respectivamente duplicadas CROMOSOMAS Cromátida  molécula de cromatina HOMÓLOGOS condensada (molécula de DNA) Cromosoma  puede estar formado por una cromátida o por dos cromátidas Parejas de cromosomas con idéntica (replicado) morfología. En humanos uno proviene del padre y otro de la madre Composición cromosómica de célula © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados diploide con cromátidas NO duplicadas  1. INTRODUCCIÓN Tema 7 La dotación completa de genes que contiene el conjunto de cromosomas de una célula u organismo  genoma Los genes se ubican en sitios específicos del cromosoma denominado locus (ubicación del gen en un cromosoma, el plural es loci) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Klug. Genética.10ªed.  1. INTRODUCCIÓN Tema 7 En el ser humano encontramos dos tipos de células: Las células germinales, a partir de las cuales se forman los gametos (óvulos y espermatozoides). En los organismos superiores tienen un solo juego de cromosomas, son haploides (n) Las células somáticas son aquellas que producen el crecimiento de tejidos y órganos, y que contienen 46 cromosomas organizados en cromosomas homólogos (tienen dos juegos de cromosomas, son diploides, 2n): - 22 pares de autosomas XX - 1 par de cromosomas sexuales XY © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  1. INTRODUCCIÓN Tema 7 En el ser humano encontramos dos tipos de células: Las células germinales, a partir de las cuales se forman los gametos (óvulos y espermatozoides). En los organismos superiores tienen un solo juego de cromosomas, son haploides (n) Las células somáticas son aquellas que producen el crecimiento de tejidos y órganos, y que contienen 46 cromosomas organizados en cromosomas homólogos (tienen dos juegos de cromosomas, son diploides, 2n): - 22 pares de autosomas XX - 1 par de cromosomas sexuales XY Inactivación del cromosoma X en mujeres  corpúsculo Ceguera nocturna Ictiosis de Barr Daltonismo Hemofilia Su expresión solo se encuentra en células con 2 o más © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados cromosomas X  2. TIPOS DE REPRODUCCIÓN Tema 7 La reproducción asexual se relaciona con el mecanismo de división mitótica y, en ella, de un progenitor se originan dos individuos genéticamente idénticos La reproducción sexual implica mezcla de genomas procedentes de 2 individuos progenitores mediante la fusión de gametos  genera variabilidad genética Se basa en dos fenómenos: – Fusión celular: fecundación (n + n => 2n) – División especial: meiosis reduce el nº de cromosomas a la mitad (2n => n) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  3. RENOVACIÓN CELULAR Tema 7 Las células somáticas en el adulto se clasifican en diferentes poblaciones según su actividad mitótica: a) Población celular inactiva (células postmitóticas)  no se dividen b) Población celular estable c) Población celular renovable - Población celular de renovación lenta - Población celular de renovación rápida © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Wikipedia.org  4. CICLO CELULAR Tema 7 El ciclo celular es una secuencia autorregulada de eventos que controlan la proliferación y la división celular Constituido por dos etapas: a) La fase M: mitosis + citocinesis b) Interfase: crecimiento celular ¿Qué finalidad tiene la división celular? Reparto equitativo del material genético y de la masa celular en dos células hijas Wikipedia.org © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 La interfase es el período entre dos divisiones (fases M) sucesivas Es la fase más larga del ciclo celular (95%)  es la fase de recuperación, crecimiento y preparación para la mitosis Se compone de 3 fases: S, G1 y G2 fase quiesante © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 En cultivo, una célula humana completa el ciclo celular en ≈ 16 h La duración del ciclo celular depende del tipo celular y del organismo Las mayores variaciones se dan en la interfase Klug. Genética.10ªed. © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 PUNTOS DE CONTROL A lo largo del ciclo, existen mecanismos de control de calidad internos (checkpoints)  modulan la progresión de células en respuesta a señales intra o extracelulares  pueden detener la progresión en el ciclo celular cuando falla algún proceso Rao & Johnson (1970): estudios de fusión de células de mamífero en diferentes fases del ciclo celular Wikipedia.org © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 PUNTOS DE CONTROL Errores en los puntos de control de la división celular contribuyen al desarrollo y progresión del cáncer: Las células cancerosas, a menudo, adquieren mutaciones y cambios epigenéticos que inactivan los puntos de control celular, impidiendo la muerte celular © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 PUNTOS DE CONTROL 1. Punto de control de daño de DNA (G1/S): proteína p53 2. Puntos de control en G2/M: a) Factor promotor de maduración (MPF) b) Degradación de ciclinas 3. Punto de control M Factor MPF: Quinasas dependientes de ciclina (Cdk) Ciclinas “Punto de no retorno”  G0: diferenciación celular Wikipedia.org © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 PUNTOS DE CONTROL 1. Punto de control de daño de DNA (G1/S): proteína p53 2. Puntos de control en G2/M: a) Factor promotor de maduración (MPF) b) Degradación de ciclinas 3. Punto de control M Wikipedia.org © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 PUNTOS DE CONTROL PASO Checkpoint de G2 a M G2 A M Checkpoint en METAFASE ¿Está todo el ADN replicado? SALIDA ¿Están todos los cromosomas bien ¿Es el ambiente favorable? DE M alineados y unidos al huso mitótico? ¿Es la célula lo suficientemente grande? ALINEACIÓN Y UNIÓN CORRECTA DE LOS CROMOSOMAS EL ADN ESTÁ REPLICADO Y SIN DAÑOS CONDICIONES INTERNAS Y EXTERNAS ADECUADAS Checkpoint de G1 ¿Es la célula lo suficientemente grande? ¿Es el ambiente favorable? START © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 PUNTOS DE CONTROL El punto de control del final de la fase PASO G1 es el más importante, y se denomina G2 A M SALIDA punto de restricción DE M La célula debe tener los niveles adecuados de nutrientes, el tamaño suficiente y recibir las señales extracelulares correctas para empezar una nueva división. Si no recibe la señal adecuada, la célula pasa a un estado G0 de no división y puede especializarse a un estado diferenciado (células musculares, nerviosas, etc.) START © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MITOSIS La mitosis (fase M) es el proceso de partición del genoma por el que se producen dos células hijas con la misma información genética que su célula madre Incluye los procesos de cariocinesis (división nuclear) y citocinesis (división citoplasmática) Fases de la cariocinesis: - Profase - Prometafase - Metafase - Anafase - Telofase © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Wikipedia.org  4. CICLO CELULAR Tema 7 MITOSIS En la fase G2 de la interfase la envoltura nuclear rodea al núcleo y se han formado dos centrosomas por duplicación. Los cromosomas están duplicados 1. La profase se caracteriza por: - Desaparición del nucleolo - Condensación de los cromosomas  dos cromátidas - Transformación del citoesqueleto (centrosomas) - Formación del huso mitótico Alinea los cromosomas en el plano medio de la célula Conduce a los cromosomas a polos © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados opuestos  4. CICLO CELULAR Tema 7 MITOSIS 2. La prometafase se caracteriza por: - Desintegración de la envoltura nuclear - Formación de cinetocoros Bloqueo con - El huso mitótico se extiende colchicina 3. La metafase (fase más larga) se caracteriza por: CARIOGRAMA - El cinetocoro de cada cromátida hermana interacciona solamente con los microtúbulos de uno de los polos - Cromosomas en el plano ecuatorial (placa metafásica) TIPOS DE MICROTÚBULOS Polares Astrales © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Cinetocóricos  4. CICLO CELULAR Tema 7 MITOSIS 4. La anafase (etapa más corta) se caracteriza por: - Separación de las cromátidas hermanas (disyunción) - Desplazamiento: centrómero por delante y brazos plegados hacia atrás - Resultado: dos conjuntos de cromosomas en cada uno de los polos 5. La telofase se caracteriza por: - Reconstrucción de la envoltura nuclear (dos núcleos) - Los cromosomas se descondensan - Reaparece el nucleolo - Desaparecen los cinetocoros © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MITOSIS 6. La citocinesis es el proceso de división del citoplasma - Se inicia en anafase con la formación de un surco de división en el plano ecuatorial del huso - El surco de división se consigue gracias a un anillo contráctil (filamentos de actina y miosina) El RE, Golgi y envoltura nuclear se vesiculizan El resto de orgánulos se fragmentan y se reparten equitativamente. Surco de segmentación: anillo contráctil de microfilamentos de © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados actina y miosina  4. CICLO CELULAR Tema 7 MITOSIS Tema 8 A B C D E F © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS La meiosis es un proceso de división celular cuyo resultado son células con la mitad de la información contenida en la célula progenitora. - Primera división meiótica (reduccional) - Segunda división meiótica ¿Qué finalidad tiene la meiosis? Aseguran variabilidad genética a lo largo de sucesivas generaciones: RECOMBINACIÓN GENÉTICA Commons.wikimedia.org © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS Conceptos importantes: - Cromosomas homólogos: copias paterna o materna de un cromosoma concreto de una célula 2n - Cromátidas hermanas: resultado de la duplicación de un cromosoma - Bivalentes o tétradas: emparejamiento de los dos cromosomas homólogos duplicados La tétrada permite la recombinación o intercambio de regiones idénticas de los cromosomas, lo cual produce el entrecruzamiento de los segmentos homólogos entre cromosomas parentales. Aparecen regiones en forma de X denominadas quiasmas © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS Conceptos importantes: - Cromosomas homólogos: copias paterna o materna de un cromosoma concreto de una célula 2n - Cromátidas hermanas: resultado de la duplicación de un cromosoma - Bivalentes o tétradas: emparejamiento de los dos cromosomas homólogos duplicados La tétrada permite la recombinación o intercambio de regiones idénticas de los cromosomas, lo cual produce el entrecruzamiento de los segmentos homólogos entre cromosomas parentales. Aparecen regiones en forma de X denominadas quiasmas © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR MEIOSIS En humanos, una célula madre con dotación cromosómica diploide (2n) genera células hijas (gametos) con dotación haploide (n) Durante la interfase se produce la duplicación de todos los cromosomas de la célula germinal, quedando las cromátidas hermanas unidas (igual que en la mitosis) A continuación, los pares de cromosomas homólogos duplicados se buscan y emparejan formando tétradas, siendo esta una característica exclusiva de la meiosis La formación de estas tétradas y su posterior alineamiento en la primera división meiótica hace que se produzcan dos células haploides, cada una con un cromosoma homólogo replicado y que todavía tiene sin separar las cromátidas hermanas La segunda división meiótica produce finalmente células haploides con únicamente una de las cromátidas hermanas © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS La meiosis es un proceso que implica dos cariocinesis secuenciales pero solo una fase S (duplicación)  mantenimiento de la ploidia de la especie Fases de la meiosis: Leptoteno - Meiosis I Zigoteno Pquiteno - Meiosis II Diploteno Diacinesis © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados Commons.wikimedia.org  4. CICLO CELULAR MEIOSIS 1. La profase I se caracteriza por: Tema 8 a) Leptoteno: - Condensación de los cromosomas - Emparejamiento de homólogos b) Zigoteno: - Sinapsis  complejo sinaptonémico - Formación de tétradas c) Paquiteno: - Entrecruzamiento y recombinación del material genético © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS 1. La profase I se caracteriza por: d) Diploteno: - Disolución del complejo sinaptonémico - Separación de homólogos - Quiasmas e) Diacinesis: - Ensamblaje del huso meiótico - Desaparece el nucleolo 2. La prometafase I se caracteriza por: - Desintegración de la envoltura nuclear - Unión a microtúbulos cinetocóricos © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS 3. La metafase I se caracteriza por: - Formación de la placa metafásica 4. La anafase I se caracteriza por: - Se separan los bivalentes y cada homólogo va hacia uno de los polos. 5. La telofase I se caracteriza por: - Reaparición de nucléolo y envoltura nuclear. - Citocinesis La meiosis II  separación de homólogos  2 células n © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS Profase II Citocinesis Prometafase II La meiosis II  separación de cromátidas  4 células n Telofase II Metafase II Anafase II © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  4. CICLO CELULAR Tema 7 MEIOSIS © Copyright Universidad Europea. 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MUERTE CELULAR Tema 7 En el ser humano la tasa de proliferación celular y de muerte celular determina la producción celular neta Una anormalidad en alguno de estos niveles  desórdenes: - Por acumulación celular (hiperplasia, cáncer o enfermedades autoinmunes) - Por pérdida celular (atrofia, enfermedades degenerativas, etc.) Mecanismos de muerte celular: a) Necrosis b) Apoptosis: muerte celular programada (Anoikis) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  6. REPRODUCCIÓN Tema 7 La reproducción asexual se relaciona con el mecanismo de división mitótica y, en ella, de un progenitor se originan dos individuos genéticamente idénticos La reproducción sexual implica mezcla de genomas procedentes de 2 individuos progenitores mediante la fusión de gametos  genera variabilidad genética Se basa en dos fenómenos: – Fusión celular: fecundación (n + n => 2n) – División especial: meiosis reduce el nº de cromosomas a la mitad (2n => n) © Copyright Universidad Europea. 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La redistribución de genes confiere una ventaja competitiva en un ambiente imprevisible © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  8. OVOGÉNESIS Tema 7 La ovogénesis es el proceso de formación de los óvulos en las gónadas femeninas El proceso empieza en el tercer mes de desarrollo fetal e incluye 3 etapas: – Multiplicación – Crecimiento – División (meiosis) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  8. OVOGÉNESIS Tema 7 Las células germinales migran a las gónadas en desarrollo Célula primordial (2n) Ovogonia (2n) hor mo nas Óvulo (n) CP Oocito 1rio (2n) Corpúsculo Oocito 2rio (n) CP CP Corpúsculo polar (N) CP polar (N) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  8. OVOGÉNESIS Tema 7 El óvulo es un gameto esférico de gran tamaño en humanos (∅= 100µM) Cubiertas oocitarias: - Corona radiata: capa celular rica en proteínas y carbohidratos - Zona pelúcida: capa específica de especie que protege de agresiones mecánicas - Gránulos corticales: bajo la membrana plasmática : membrana de fecundación © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  9. ESPERMATOGÉNESIS Tema 7 La espermatogénesis es el proceso de formación de los espermatozoides en el interior de los túbulos seminíferos En la base de los túbulos seminíferos, entre las células de Sertoli, se encuentran las espermatogonias (2n) Etapas (74 d) - Crecimiento - Meiosis - Espermiogénesis © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  9. ESPERMATOGÉNESIS Tema 7 La espermatogénesis es el proceso de formación de los espermatozoides en el interior de los túbulos seminíferos Espermatogonia Espermatocito (2n) 1rio (2n) MEIOSIS I Espermatocito Espermatocito 2rio (n) 2rio (n) MEIOSIS II Espermátidas (N) Espermátidas (N) Espermátidas (N) Espermátidas (N) © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  9. ESPERMATOGÉNESIS Tema 7 © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  9. ESPERMATOGÉNESIS Tema 7 La espermiogénesis es el proceso de diferenciación de las espermátidas para convertirse en espermatozoides maduros Cambios estructurales: - El Golgi aumenta de tamaño  acrosoma - El acrosoma contiene hidratos de carbono y muchos enzimas hidrolíticos - El núcleo se alarga y se aplana - Se forma el flagelo - El citoplasma se desplaza a la parte posterior del núcleo y se elimina © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  9. ESPERMATOGÉNESIS Tema 7 La espermiogénesis es el proceso de diferenciación de las espermátidas para convertirse en espermatozoides maduros Partes: - Cabeza - Cuello - Pieza intermedia - Pieza principal (cola) - Pieza terminal © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  10. FECUNDACIÓN Tema 7 La fecundación es el proceso de fusión de ambos gametos Cigoto (2n)  Nuevo individuo Tiene lugar en el tercio externo de la trompa uterina, donde es recogido el ovocito al ser expulsado del ovario Etapas de la fecundación: - Contacto y reconocimiento de los gametos - Regulación del ingreso del espermatozoide al óvulo - Activación del metabolismo del óvulo para iniciar el desarrollo - Fusión del material genético de cada gameto © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  11. DESARROLLO EMBRIONARIO Tema 7 El desarrollo embrionario culmina con la formación de un individuo multicelular en el que determinados grupos de células se especializan  función determinada La diferenciación celular es el proceso por el que las células adquieren una forma y una función determinada La diferenciación se basa en una regulación génica de manera que una célula expresa específicamente una parte de su genoma ¡¡EPIGENÉTICA!! © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  11. DESARROLLO EMBRIONARIO Tema 7 La diferenciación es el grado de especialización La potencialidad es la capacidad que tiene la célula para originar otros tipos celulares a) Células madre (troncales o “stem cells”) en todo - Embrionarias - No embrionarias: células madre adultas b) Células madre pluripotente inducida pluri ,solo un tipo © Copyright Universidad Europea. 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Todos los derechos reservados  IDEAS CLAVE En la fecundación el pronúcleo masculino se fusiona con el pronúcleo femenino para formar un zigoto 2n El zigoto rápidamente entra en división mitótica La diferenciación es el grado de especialización; la potencialidad y capacidad de generar otros tipos celulares © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados  Gracias Cristina Solana Manrique [email protected] universidadeuropea.com Ve más allá © Copyright Universidad Europea. Todos los derechos reservados