Reproducción celularTema 8
DiferenciaciónMuerteDivisión
El ciclo celularEl ciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que culmina con el crecimiento de la célula y la división en dos células hijas.Puede durar desde unas pocas horas hasta varios años (depende del tipo de célula)Se divide en dos fases:InterfaseFase M (mitosis y citocinesis)
InterfasePeriodo de tiempo entre dos mitosis sucesivas
Ocupa la mayor parte del tiempo del ciclo celular.
La actividad metabólica es muy alta.
La célula aumenta de tamaño y duplica el material genético.Periodos o fases de la interfase:Fase G1 (Fase G0)
Fase S
Fase G2 Fase G1: Es la primera fase de crecimiento. Dura hasta la entrada en la fase S.
Hay una intensa actividad biosintética.
Se sintetizan ARN y proteínas para que la célula aumente de tamaño.
En las células que no entran en mitosis, esta fase es permanente y se llama G0 (estado de reposo o quiescencia).
G0 es un estado propio de células diferenciadas, que entran en quiscencia o que van a morir (apoptosis).
Las decisiones que se toman en G1 dependen de complejos moleculares llamados puntos de control, basados en quinasas dependientes de ciclinas (CdKs)
El principal punto de control se denomina punto de restricción y decide si la célula entra en fase S o no. Durante la fase G1 la célula comprueba las condiciones externas e internas y decide si continuar con el ciclo celular o no. En metazoos, el avance del ciclo celular está condicionado por:Señales externas: adhesión, factores tróficos o mitógenos que emiten otras células del organismo.
Señales internas: Son aquellas que informan del estado de salud de la célula, como una correcta dotación de elementos celulares tras la división, una segregación correcta de los cromosomas, etcétera. Si todas estas señales son propicias la célula crecerá en tamaño y se preparará para entrar en la fase S.
Una vez doblado su tamaño se inicia la duplicación del ADN, la síntesis de histonas y la duplicación de los centrosomas (en células animales)
Aparecen los cromosomas con dos cromátidas cada uno, unidas por el centrómero.
Es importante tener en cuenta que no todo el ADN se está replicando a la vez. Se estima que en cualquier momento de la fase S se está copiando entre un 10 y un 15 % del ADN total.
Si se detectan roturas del ADN, mediante los sistemas de control, la copia del resto del ADN se detiene. Fase S:
Fase G2: Es la segunda fase de crecimiento, hay un ligero aumento de tamaño.
Se sintetizan proteínas necesarias para la inminente división celular.
Acaba con el inicio de la condensación de los cromosomas y la entrada en mitosis.
Durante esta etapa, sin embargo, se comprueba si ha habido errores durante la replicación del ADN y si se ha producido su duplicación completa. Si éstos defectos son detectados la célula no entrará en fase M y el ciclo celular se detendrá hasta que los daños sean reparados o el ADN sea completamente copiado.
Por tanto, existe un punto de control en esta fase.
Las células controlan el momento de inicio de cada una de las fases para evitar fallos en el ciclo vital. Para ello las células detienen el avance del ciclo en determinados puntos de control de modo que no se pasa de una fase a la siguiente hasta que las etapas procedentes se hayan desarrollado con satisfacción.Los puntos de control son: Paso de G0 a G1: comienzo de la proliferación.
Transición de G1 a S: iniciación de la replicación.
Paso de G2 a M: iniciación de la mitosis.
Avance de metafase a anafase.Control del ciclo celular
REGULACION DEL CICLO CELULARCELULAS ANIMALESPunto de restricciónFACTORES DE CRECIMIENTO
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PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR CONTROL DE LA METAFASEMaquinaria de replicación del DNAMaquinaria de la mitosis¿Se ha producido daño en el DNA?¿Se ha replicado todo el DNA?Entorno¿Es el entorno favorable?¿Se ha producido daño en el DNA?¿Están todos los cromosomas alineados en el huso?¿Tiene la célula el tamaño adecuado?Crecimiento celular¡COMENZAR MITOSIS!¡FINALIZAR MITOSIS!CONTROL DE LA FASE G2CONTROL DE LA FASE G1CONTROL DE LA FASE S¡CONTINUAR LA SÍNTESIS DE DNA!¡ENTRAR EN CICLO!Crecimiento celular¿Tiene la célula el tamaño adecuado?¿Se ha producido daño en el DNA?Entorno¿Es el entorno favorable?¿Se ha producido daño en el DNA?
El punto R: regula el paso de la fase G1 a la fase S; este momento la célula decide si entra o no en la siguiente fase tras evaluar si hay algún daño en el ADN, si el tamaño celular es el adecuado para dar lugar a dos células hijas y, en conclusión, si tiene la capacidad suficiente para completar el ciclo. Si la evaluación es negativa la célula determinara el proceso y entrara en la fase Go. Las células especializadas se encuentran indefinidamente en este estado ya que ha perdido su capacidad mitótica; otros tipos de células pueden retornar a la fase G1 si es estimulado por algún agente mitógeno. R
16CONTROL CICLO CELULARPROTEÍNAS CLAVE:   - Quinasas dependientes de ciclina o Cdk   - CiclinasPunto de control 1:Cdk + Ciclina G1Quinasa de inicioComienza fase S            Duplicación ADN
Punto de control G2 : regula el paso de la fase G2 a la mitosis : decide si se inicia o no la mitosis tras comprobar que se ha replicado el ADN y que este no contiene ningún fallo.
Punto de control M: este punto supervisa que el huso mitótico se forme adecuadamente y que los cromosomas estén alineados correctamente en el huso durante la metafase.
Se detendría la mitosis en caso de que la alineación de los cromosomas es incorrecta.
El control lo ejercen gracias a una serie de proteínas entre las que destacan las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas (CDK)PROFESOR JANO – Recursos culturales18CONTROL CICLO CELULARPunto de control 2:Cdk + ciclina mitóticaFactor promotor de Mitosis           MitosisPROTEÍNAS CLAVE:   - Quinasas dependientes de ciclina o Cdk   - Ciclinas
Replicación del ADNEs el proceso necesario para que se realice la división celular.
Ocurre en la fase S del ciclo celular.
El mecanismo de replicación se basa en la complementariedad de bases.
Inicialmente se plantearon tres posibles modelos de replicación:
Modelo conservativo
Modelo dispersivo
Modelo semiconservativoPosibles modelos en la replicación del ADNCONSERVATIVODISPERSIVOSEMICONSERVATIVO
RESULTADOS DEL EXPERIMENTOCONTROL (Centrifugación del ADN conocido)Descarta el modelo conservativoDescarta el modelo dispersivoExperimento de Meselson y StahlADN 14N y ADN 15NADN 14NADN 15N1ª generación2ª generación3ª generaciónINTERPRETACIÓN DEL EXPERIMENTO3ª generaciónCultivo con 14NCultivo con 15N2ª generación1ª generación
http://biologia.uab.es/genomica/swf/dna.htm
Replicación del ADN – Características generalesProceso de duplicación del ADN mediante un modelo semiconservativo.Comienza en sitios específicos (orígenes de replicación)El proceso de replicación es bidireccionalLas dos hebras nuevas se van alargando progresivamente, por adición secuencial de nucleótidosLa replicación siempre se produce en sentido 5' -> 3', siendo el extremo 3'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongación del DNA. Como las dos hebras de ADN son antiparalelas, una de las hebras se sintetiza de forma continua y otra de forma discontinua.El proceso de duplicación está catalizado por las enzimas ADN polimerasas (aunque intervienen muchas otras enzimas en el proceso)Hay una corrección de errores para asegurar la fidelidad de las copias
Replicación en procariotasEl proceso de replicación de DNA es el mecanismo que permite al DNA duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica).
Esta duplicación se produce según el modelo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del DNA original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde.
El proceso se ha estudiado en la bacteria E. Coli
Consta de las siguientes fases:IniciaciónElongaciónTerminación Durante la elongación se da una corrección de errores Fase de iniciaciónLa replicación comienza en sitios específicos del ADN conocidos como “origen de replicación” o región oriC.Los orígenes de replicación son los puntos fijos que están a partir de los cuales se lleva cabo la replicación, que avanza de forma secuencial formando estructuras con forma de horquilla. Procariontes: Un origen de replicación.Eucariontes: Múltiples orígenes de replicación.El DNA se replica desenrollando la hélice y rompiendo los puentes de hidrógeno entre las hebras complementarias.
El DNA se replica desenrollando la hélice y rompiendo los puentes de hidrógeno entre las hebras complementarias.Se forma la burbuja de replicación, con dos horquillas de replicación, que se van extendiendo en las dos direcciones: replicación bidireccionalComienza la fase de elongación.
Ori CEvitan las tensiones debidas a un superenrrollamientoGirasaTopoisomerasaProteínas específicasProteínas SSBImpiden que el ADN se vuelva a enrollarHelicasaLas proteínas específicas se unen al punto de iniciaciónLa helicasa rompe los enlaces de hidrógeno entre las bases y abre la doble héliceBurbuja de replicaciónFases de la replicación: iniciaciónConsiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice de ADN
ResumenReconocimiento del OriC por proteínas especificasLas helicasas rompen los puentes de HLas girasas y topoisomerasas alivian las tensiones del desenrrollamiento.Las proteínas SSB evitan que se vuelvan a unir las cadenas sencillas y se enrollen de nuevoFormación de la burbuja de replicación
Fase de elongaciónSe sintetiza la nueva hebra de ADN sobre la hebra original. Se debe a la actuación de las ADN polimerasas. En procariotas hay tres y su función es doble:Actividad polimerasa. Va uniendo los desorribonucleotridostrifosfatos complementarios a la cadena original.Actividad exonucleasa. Elimina nucleótidos mal emparejados y trozos de ARN cebador
EXONUCLEASAPOLIMERIZACIÓNPOLIMERASAINICIACIÓNdirecciónfuncióndirecciónfunciónActividad de las ADN polimerasasJunto a las enzimas que participan en la iniciación, en esta fase actúan las ADN polimerasas.elimina cebador5’ 3’I5’ 3’síntesisno3’ 5’reparaciónII3’ 5’5’ 3’reparaciónsíntesisnoIII3’ 5’5’ 3’reparaciónsíntesisno
La ADN polimerasa no puede actuar desde un principio, necesita un pequeño fragmento sobre el que empezar a añadir nucleótidos. Este primer fragmento es un trozo de unos 10 nucleótidos de ARN llamado cebador o primer,  que presenta el extremo 3’ libre El primer es sintetizado por una ARN polimerasa o primasa, que actúa en la zona donde comienza la replicación.A  partir de este fragmento, la ADN polimerasa comienza la adición de nucleótidos sobre el extremo 3’ libre.Este enzima recorre la cadena molde en sentido 5’3’ y sintetiza la nueva cadena en sentido  3’5’ (las cadenas de ADN son antiparalelas)
El mecanismo de elongación es distinto en las dos cadenas:En una de las cadenas, la hebra conductora,  la síntesis es continua. En la otra cadena, la hebra retardada, se produce una síntesis a base de pequeños fragmentos de ADN (fragmentos de Okazaki).La síntesis de cada uno de los fragmentos de Okazaki necesita de su cebador correspondiente (sintetizado por la primasa). Los cebadores serán posteriormente eliminados por la ADN polimerasa I que rellena el hueco con desoxirribonucleotidos. Finalmente una ligasa une los fragmentos sueltos.
3’Una de las hebras se sintetiza de modo contínuo. Es la conductora o lider.5’Fragmentos de Okazaki3’La ADN polimerasa necesita un fragmento de ARN (cebador o primer) con el extremo 3’ libre para iniciar la síntesis.5’La otra hebra se sintetiza de modo discontinuo formándose fragmentos que se unirán más tarde. Es la retardada.El mecanismo de elongaciónLa ADN polimerasa recorre las hebras molde en el sentido 3’-5’ uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3’.5’3’5’3’3’5’3’
12CebadorPrimasasCebador3456Hebra retardadaNuevo cebadorLigasasNuevo cebadorHebra retardadaEl mecanismo de elongaciónLa primasa sintetiza un cebador en cada hebra conductora de la burbuja de replicación.Las ADN polimerasa comienzan la síntesis de la hebra conductora  por el extremo 3’ de cada cebador.La primasa sintetiza un nuevo cebador sobre cada hebra retardada.La ADN polimerasa comienza a sintetizar un fragmento de ADN a partir del nuevo cebador.Cuando la ADN polimerasa llega al cebador de ARN, lo elimina y lo reemplaza por ADN.La ligasa une los fragmentos de ADN.
Terminación del procesoLa replicación termina cuando se unen todos los fragmentos de Okazaki de la hebra retardada
Corrección de erroresDurante la replicación se puede producir un error en el apareamiento de bases con una tasa de 1/100.000 bases.Parte de estos errores se corrigen durante la replicación. La ADN polimerasa actúa como exonucleasa y elimina los nucleótidos mal apareados y rellena el hueco con los nucleótidos correctos. La ADN ligasa une los fragmentos resultantes.A pesar de todo, siempre quedan algunos errores (mutaciones)
Existen cinco tipos de ADN polimerasas (, , , , y  ).
Replicación en los eucariontesEs muy parecida a la de los procariontes, salvo en algunas diferencias debidos a las propias diferencias en el material genético de procariotas y eucariotas:El material genético de eucariotas esta dividido en varios cromosomas, mucho mas largos que el cromosoma procariota.
La replicación se origina simultáneamente en muchos puntos: los replicones (puede haber mas de6000 en un solo cromosoma).
Existen cinco tipos de ADN polimerasas (, , , , y  ).
El ADN eucariota está asociado a histonas, que se tienen que duplicar durante la duplicación para formar los nucleosomas.
Los nuevos nucleosomas se incorporan a la hebra retardada y los viejos se quedan en la conductora3’Telómero5’CebadorÚltimo cebador3’5’La ADN polimerasa polimeriza desde el extremo 3’ libreEliminación de cebadores3’Hebra más corta5’Replicación en los eucariontesCuando se elimina el último cebador, la ADN polimerasa no podrá rellenar el hueco, al no poder sintetizar en dirección 3’ - 5’.Debido a esto el extremo del cromosoma (telómero) se va acortando cada vez que la célula se divide. 5’3’5’5’Esto se asocia al envejecimiento y muerte celular.5’5’
MUERTE CELULARSe puede dar de dos formas: Necrosis y apoptosisNecrosis: Se produce cuando la célula sufre un daño grave.
Comprende un estado irreversible de la célula. No se puede mantener la integridad de la membrana plasmática y hay un escape de elementos citoplasmáticos, desnaturalización de las proteínas por autólisis o proveniente de enzimas líticas de leucocitos vecinos, ya que la necrosis atrae los componentes de la inflamación.
Todos estos cambios condenan a la célula a perder su función específica, y quedan restos celulares que serán fagocitados por los macrófagos. MUERTE CELULARLa apoptosis es una forma de muerte celular, que está regulada genéticamente. Es parte integral del desarrollo de los tejidos tanto de plantas como de animales pluricelulares. Cuando una célula muere por apoptosis, empaqueta su contenido citoplasmático, lo que evita que se produzca la respuesta inflamatoria característica de la muerte accidental o necrosis.
La apoptosis se puede producir en dos momentos: Durante el desarrollo embrionario: en este momento su función es eliminar las células innecesarias (como el tejido interdigital en la formación de los dedos)En un individuo adulto: para el recambio y renovación de tejidos, o la destrucción de la células que pueden presentar una amenaza para el organismo.
La apoptosis implica varios cambios en la célula: Cuando las células reciben la señal del inicio de apoptosis se suicidan fabricando una serie de proteínas letales como pueden ser:          - Endonucleasas; que fragmentan el ADN          - Hidrolasas y proteasas: que atacan al  entramado celular.
MitosisEs la división del núcleo celular (fase M del ciclo celular).

Reproducción celular

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  • 3.
    El ciclo celularElciclo celular es un conjunto ordenado de sucesos que culmina con el crecimiento de la célula y la división en dos células hijas.Puede durar desde unas pocas horas hasta varios años (depende del tipo de célula)Se divide en dos fases:InterfaseFase M (mitosis y citocinesis)
  • 4.
    InterfasePeriodo de tiempoentre dos mitosis sucesivas
  • 5.
    Ocupa la mayorparte del tiempo del ciclo celular.
  • 6.
  • 7.
    La célula aumentade tamaño y duplica el material genético.Periodos o fases de la interfase:Fase G1 (Fase G0)
  • 8.
  • 9.
    Fase G2 FaseG1: Es la primera fase de crecimiento. Dura hasta la entrada en la fase S.
  • 10.
    Hay una intensaactividad biosintética.
  • 11.
    Se sintetizan ARNy proteínas para que la célula aumente de tamaño.
  • 12.
    En las célulasque no entran en mitosis, esta fase es permanente y se llama G0 (estado de reposo o quiescencia).
  • 13.
    G0 es unestado propio de células diferenciadas, que entran en quiscencia o que van a morir (apoptosis).
  • 14.
    Las decisiones quese toman en G1 dependen de complejos moleculares llamados puntos de control, basados en quinasas dependientes de ciclinas (CdKs)
  • 15.
    El principal puntode control se denomina punto de restricción y decide si la célula entra en fase S o no. Durante la fase G1 la célula comprueba las condiciones externas e internas y decide si continuar con el ciclo celular o no. En metazoos, el avance del ciclo celular está condicionado por:Señales externas: adhesión, factores tróficos o mitógenos que emiten otras células del organismo.
  • 16.
    Señales internas: Sonaquellas que informan del estado de salud de la célula, como una correcta dotación de elementos celulares tras la división, una segregación correcta de los cromosomas, etcétera. Si todas estas señales son propicias la célula crecerá en tamaño y se preparará para entrar en la fase S.
  • 17.
    Una vez dobladosu tamaño se inicia la duplicación del ADN, la síntesis de histonas y la duplicación de los centrosomas (en células animales)
  • 18.
    Aparecen los cromosomascon dos cromátidas cada uno, unidas por el centrómero.
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    Es importante teneren cuenta que no todo el ADN se está replicando a la vez. Se estima que en cualquier momento de la fase S se está copiando entre un 10 y un 15 % del ADN total.
  • 20.
    Si se detectanroturas del ADN, mediante los sistemas de control, la copia del resto del ADN se detiene. Fase S:
  • 21.
    Fase G2: Esla segunda fase de crecimiento, hay un ligero aumento de tamaño.
  • 22.
    Se sintetizan proteínasnecesarias para la inminente división celular.
  • 23.
    Acaba con elinicio de la condensación de los cromosomas y la entrada en mitosis.
  • 24.
    Durante esta etapa,sin embargo, se comprueba si ha habido errores durante la replicación del ADN y si se ha producido su duplicación completa. Si éstos defectos son detectados la célula no entrará en fase M y el ciclo celular se detendrá hasta que los daños sean reparados o el ADN sea completamente copiado.
  • 25.
    Por tanto, existeun punto de control en esta fase.
  • 27.
    Las células controlanel momento de inicio de cada una de las fases para evitar fallos en el ciclo vital. Para ello las células detienen el avance del ciclo en determinados puntos de control de modo que no se pasa de una fase a la siguiente hasta que las etapas procedentes se hayan desarrollado con satisfacción.Los puntos de control son: Paso de G0 a G1: comienzo de la proliferación.
  • 28.
    Transición de G1a S: iniciación de la replicación.
  • 29.
    Paso de G2a M: iniciación de la mitosis.
  • 30.
    Avance de metafasea anafase.Control del ciclo celular
  • 31.
    REGULACION DEL CICLOCELULARCELULAS ANIMALESPunto de restricciónFACTORES DE CRECIMIENTO
  • 32.
  • 33.
    PUNTOS DE CONTROLDEL CICLO CELULAR CONTROL DE LA METAFASEMaquinaria de replicación del DNAMaquinaria de la mitosis¿Se ha producido daño en el DNA?¿Se ha replicado todo el DNA?Entorno¿Es el entorno favorable?¿Se ha producido daño en el DNA?¿Están todos los cromosomas alineados en el huso?¿Tiene la célula el tamaño adecuado?Crecimiento celular¡COMENZAR MITOSIS!¡FINALIZAR MITOSIS!CONTROL DE LA FASE G2CONTROL DE LA FASE G1CONTROL DE LA FASE S¡CONTINUAR LA SÍNTESIS DE DNA!¡ENTRAR EN CICLO!Crecimiento celular¿Tiene la célula el tamaño adecuado?¿Se ha producido daño en el DNA?Entorno¿Es el entorno favorable?¿Se ha producido daño en el DNA?
  • 34.
    El punto R:regula el paso de la fase G1 a la fase S; este momento la célula decide si entra o no en la siguiente fase tras evaluar si hay algún daño en el ADN, si el tamaño celular es el adecuado para dar lugar a dos células hijas y, en conclusión, si tiene la capacidad suficiente para completar el ciclo. Si la evaluación es negativa la célula determinara el proceso y entrara en la fase Go. Las células especializadas se encuentran indefinidamente en este estado ya que ha perdido su capacidad mitótica; otros tipos de células pueden retornar a la fase G1 si es estimulado por algún agente mitógeno. R
  • 35.
    16CONTROL CICLO CELULARPROTEÍNASCLAVE: - Quinasas dependientes de ciclina o Cdk - CiclinasPunto de control 1:Cdk + Ciclina G1Quinasa de inicioComienza fase S Duplicación ADN
  • 36.
    Punto de controlG2 : regula el paso de la fase G2 a la mitosis : decide si se inicia o no la mitosis tras comprobar que se ha replicado el ADN y que este no contiene ningún fallo.
  • 37.
    Punto de controlM: este punto supervisa que el huso mitótico se forme adecuadamente y que los cromosomas estén alineados correctamente en el huso durante la metafase.
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    Se detendría lamitosis en caso de que la alineación de los cromosomas es incorrecta.
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    El control loejercen gracias a una serie de proteínas entre las que destacan las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas (CDK)PROFESOR JANO – Recursos culturales18CONTROL CICLO CELULARPunto de control 2:Cdk + ciclina mitóticaFactor promotor de Mitosis MitosisPROTEÍNAS CLAVE: - Quinasas dependientes de ciclina o Cdk - Ciclinas
  • 40.
    Replicación del ADNEsel proceso necesario para que se realice la división celular.
  • 41.
    Ocurre en lafase S del ciclo celular.
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    El mecanismo dereplicación se basa en la complementariedad de bases.
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    Inicialmente se plantearontres posibles modelos de replicación:
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    Modelo semiconservativoPosibles modelosen la replicación del ADNCONSERVATIVODISPERSIVOSEMICONSERVATIVO
  • 47.
    RESULTADOS DEL EXPERIMENTOCONTROL(Centrifugación del ADN conocido)Descarta el modelo conservativoDescarta el modelo dispersivoExperimento de Meselson y StahlADN 14N y ADN 15NADN 14NADN 15N1ª generación2ª generación3ª generaciónINTERPRETACIÓN DEL EXPERIMENTO3ª generaciónCultivo con 14NCultivo con 15N2ª generación1ª generación
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    Replicación del ADN– Características generalesProceso de duplicación del ADN mediante un modelo semiconservativo.Comienza en sitios específicos (orígenes de replicación)El proceso de replicación es bidireccionalLas dos hebras nuevas se van alargando progresivamente, por adición secuencial de nucleótidosLa replicación siempre se produce en sentido 5' -> 3', siendo el extremo 3'-OH libre el punto a partir del cual se produce la elongación del DNA. Como las dos hebras de ADN son antiparalelas, una de las hebras se sintetiza de forma continua y otra de forma discontinua.El proceso de duplicación está catalizado por las enzimas ADN polimerasas (aunque intervienen muchas otras enzimas en el proceso)Hay una corrección de errores para asegurar la fidelidad de las copias
  • 50.
    Replicación en procariotasElproceso de replicación de DNA es el mecanismo que permite al DNA duplicarse (es decir, sintetizar una copia idéntica).
  • 51.
    Esta duplicación seproduce según el modelo semiconservativo, lo que indica que las dos cadenas complementarias del DNA original, al separarse, sirven de molde cada una para la síntesis de una nueva cadena complementaria de la cadena molde.
  • 52.
    El proceso seha estudiado en la bacteria E. Coli
  • 53.
    Consta de lassiguientes fases:IniciaciónElongaciónTerminación Durante la elongación se da una corrección de errores Fase de iniciaciónLa replicación comienza en sitios específicos del ADN conocidos como “origen de replicación” o región oriC.Los orígenes de replicación son los puntos fijos que están a partir de los cuales se lleva cabo la replicación, que avanza de forma secuencial formando estructuras con forma de horquilla. Procariontes: Un origen de replicación.Eucariontes: Múltiples orígenes de replicación.El DNA se replica desenrollando la hélice y rompiendo los puentes de hidrógeno entre las hebras complementarias.
  • 55.
    El DNA sereplica desenrollando la hélice y rompiendo los puentes de hidrógeno entre las hebras complementarias.Se forma la burbuja de replicación, con dos horquillas de replicación, que se van extendiendo en las dos direcciones: replicación bidireccionalComienza la fase de elongación.
  • 56.
    Ori CEvitan lastensiones debidas a un superenrrollamientoGirasaTopoisomerasaProteínas específicasProteínas SSBImpiden que el ADN se vuelva a enrollarHelicasaLas proteínas específicas se unen al punto de iniciaciónLa helicasa rompe los enlaces de hidrógeno entre las bases y abre la doble héliceBurbuja de replicaciónFases de la replicación: iniciaciónConsiste en el desenrollamiento y apertura de la doble hélice de ADN
  • 57.
    ResumenReconocimiento del OriCpor proteínas especificasLas helicasas rompen los puentes de HLas girasas y topoisomerasas alivian las tensiones del desenrrollamiento.Las proteínas SSB evitan que se vuelvan a unir las cadenas sencillas y se enrollen de nuevoFormación de la burbuja de replicación
  • 58.
    Fase de elongaciónSesintetiza la nueva hebra de ADN sobre la hebra original. Se debe a la actuación de las ADN polimerasas. En procariotas hay tres y su función es doble:Actividad polimerasa. Va uniendo los desorribonucleotridostrifosfatos complementarios a la cadena original.Actividad exonucleasa. Elimina nucleótidos mal emparejados y trozos de ARN cebador
  • 59.
    EXONUCLEASAPOLIMERIZACIÓNPOLIMERASAINICIACIÓNdirecciónfuncióndirecciónfunciónActividad de lasADN polimerasasJunto a las enzimas que participan en la iniciación, en esta fase actúan las ADN polimerasas.elimina cebador5’ 3’I5’ 3’síntesisno3’ 5’reparaciónII3’ 5’5’ 3’reparaciónsíntesisnoIII3’ 5’5’ 3’reparaciónsíntesisno
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    La ADN polimerasano puede actuar desde un principio, necesita un pequeño fragmento sobre el que empezar a añadir nucleótidos. Este primer fragmento es un trozo de unos 10 nucleótidos de ARN llamado cebador o primer, que presenta el extremo 3’ libre El primer es sintetizado por una ARN polimerasa o primasa, que actúa en la zona donde comienza la replicación.A partir de este fragmento, la ADN polimerasa comienza la adición de nucleótidos sobre el extremo 3’ libre.Este enzima recorre la cadena molde en sentido 5’3’ y sintetiza la nueva cadena en sentido 3’5’ (las cadenas de ADN son antiparalelas)
  • 61.
    El mecanismo deelongación es distinto en las dos cadenas:En una de las cadenas, la hebra conductora, la síntesis es continua. En la otra cadena, la hebra retardada, se produce una síntesis a base de pequeños fragmentos de ADN (fragmentos de Okazaki).La síntesis de cada uno de los fragmentos de Okazaki necesita de su cebador correspondiente (sintetizado por la primasa). Los cebadores serán posteriormente eliminados por la ADN polimerasa I que rellena el hueco con desoxirribonucleotidos. Finalmente una ligasa une los fragmentos sueltos.
  • 62.
    3’Una de lashebras se sintetiza de modo contínuo. Es la conductora o lider.5’Fragmentos de Okazaki3’La ADN polimerasa necesita un fragmento de ARN (cebador o primer) con el extremo 3’ libre para iniciar la síntesis.5’La otra hebra se sintetiza de modo discontinuo formándose fragmentos que se unirán más tarde. Es la retardada.El mecanismo de elongaciónLa ADN polimerasa recorre las hebras molde en el sentido 3’-5’ uniendo los nuevos nucleótidos en el extremo 3’.5’3’5’3’3’5’3’
  • 63.
    12CebadorPrimasasCebador3456Hebra retardadaNuevo cebadorLigasasNuevocebadorHebra retardadaEl mecanismo de elongaciónLa primasa sintetiza un cebador en cada hebra conductora de la burbuja de replicación.Las ADN polimerasa comienzan la síntesis de la hebra conductora por el extremo 3’ de cada cebador.La primasa sintetiza un nuevo cebador sobre cada hebra retardada.La ADN polimerasa comienza a sintetizar un fragmento de ADN a partir del nuevo cebador.Cuando la ADN polimerasa llega al cebador de ARN, lo elimina y lo reemplaza por ADN.La ligasa une los fragmentos de ADN.
  • 64.
    Terminación del procesoLareplicación termina cuando se unen todos los fragmentos de Okazaki de la hebra retardada
  • 65.
    Corrección de erroresDurantela replicación se puede producir un error en el apareamiento de bases con una tasa de 1/100.000 bases.Parte de estos errores se corrigen durante la replicación. La ADN polimerasa actúa como exonucleasa y elimina los nucleótidos mal apareados y rellena el hueco con los nucleótidos correctos. La ADN ligasa une los fragmentos resultantes.A pesar de todo, siempre quedan algunos errores (mutaciones)
  • 66.
    Existen cinco tiposde ADN polimerasas (, , , , y  ).
  • 67.
    Replicación en loseucariontesEs muy parecida a la de los procariontes, salvo en algunas diferencias debidos a las propias diferencias en el material genético de procariotas y eucariotas:El material genético de eucariotas esta dividido en varios cromosomas, mucho mas largos que el cromosoma procariota.
  • 68.
    La replicación seorigina simultáneamente en muchos puntos: los replicones (puede haber mas de6000 en un solo cromosoma).
  • 69.
    Existen cinco tiposde ADN polimerasas (, , , , y  ).
  • 70.
    El ADN eucariotaestá asociado a histonas, que se tienen que duplicar durante la duplicación para formar los nucleosomas.
  • 71.
    Los nuevos nucleosomasse incorporan a la hebra retardada y los viejos se quedan en la conductora3’Telómero5’CebadorÚltimo cebador3’5’La ADN polimerasa polimeriza desde el extremo 3’ libreEliminación de cebadores3’Hebra más corta5’Replicación en los eucariontesCuando se elimina el último cebador, la ADN polimerasa no podrá rellenar el hueco, al no poder sintetizar en dirección 3’ - 5’.Debido a esto el extremo del cromosoma (telómero) se va acortando cada vez que la célula se divide. 5’3’5’5’Esto se asocia al envejecimiento y muerte celular.5’5’
  • 72.
    MUERTE CELULARSe puededar de dos formas: Necrosis y apoptosisNecrosis: Se produce cuando la célula sufre un daño grave.
  • 73.
    Comprende un estadoirreversible de la célula. No se puede mantener la integridad de la membrana plasmática y hay un escape de elementos citoplasmáticos, desnaturalización de las proteínas por autólisis o proveniente de enzimas líticas de leucocitos vecinos, ya que la necrosis atrae los componentes de la inflamación.
  • 74.
    Todos estos cambioscondenan a la célula a perder su función específica, y quedan restos celulares que serán fagocitados por los macrófagos. MUERTE CELULARLa apoptosis es una forma de muerte celular, que está regulada genéticamente. Es parte integral del desarrollo de los tejidos tanto de plantas como de animales pluricelulares. Cuando una célula muere por apoptosis, empaqueta su contenido citoplasmático, lo que evita que se produzca la respuesta inflamatoria característica de la muerte accidental o necrosis.
  • 75.
    La apoptosis sepuede producir en dos momentos: Durante el desarrollo embrionario: en este momento su función es eliminar las células innecesarias (como el tejido interdigital en la formación de los dedos)En un individuo adulto: para el recambio y renovación de tejidos, o la destrucción de la células que pueden presentar una amenaza para el organismo.
  • 76.
    La apoptosis implicavarios cambios en la célula: Cuando las células reciben la señal del inicio de apoptosis se suicidan fabricando una serie de proteínas letales como pueden ser: - Endonucleasas; que fragmentan el ADN - Hidrolasas y proteasas: que atacan al entramado celular.
  • 79.
    MitosisEs la divisióndel núcleo celular (fase M del ciclo celular).
  • 80.
  • 81.
    Se obtienen 2células hijas, idénticas entre ellas y a la célula madre
  • 82.
  • 83.
    Se mantiene elnúmero de cromosomas.
  • 84.
    Se mantiene lainformación genética.
  • 85.
  • 86.
    Profase y prometafase(profase tardía)
  • 87.
  • 88.
  • 89.
    Telofase48ProfaseCondensación de lacromatina (se hacen visibles los cromosomas(1).Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo (2).El centrosoma ya esta duplicado (3).Migración de centriolos hacia los polos (en células animales) (4).Se forma de huso mitótico (5).Formación de cinetocoros a ambos lados del centómero (6)
  • 90.
    49MetafaseMáximo grado decondensación en los cromosomasFormación completa de huso acromático.Cromosomas en plano ecuatorial empujados por microtúbulos cinetocóricos (1)Centrómeros perpendiculares a los centriolos.Las cromátidas se orientan hacia los polos de la célula
  • 91.
    50AnafaseLas cromátidas seseparan.Son arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos (despolimerización).Se alargan los microtúbulos polares por polimerización (se separan más los polos del huso acromático)Anafase termina cuando llegan las cromátidas a los polos.Las cromátidas se separan y se desplazan hacia los centriolos, al tiempo que van desapareciendo las fibras del huso. En este momento ya se ha repartido el material hereditario (las cadenas de ADN) de forma idéntica en dos partes.
  • 92.
    51Los cromosomas sedesespiralizan y se transforman en cromatina (2)Los nucleolos reaparecenAparece la membrana nuclear (1), quedando una célula con dos núcleos.Las membranas se forman a partir del retículo endoplásmicoTelofase
  • 93.
    CitocinesisEs la separacióndel citoplasma para dar las dos células hijas.Se reparten los orgánulos de forma equitativa.Es la última etapa de la división celular.En las células animales se debe a un anillo contráctil en placa ecuatorial: actina y miosinaSe forma surco de segmentación (estrangulación de la célula)
  • 94.
    Citocinesis en célulasvegetales:No puede haber estrangulamiento de la célula (pared celular)
  • 95.
  • 96.
    Unión de vesículasdel aparato de Golgi.
  • 97.
    Quedan uniones entrelos citoplasmas vecinos (plasmodesmos)Comparación citocinesis animal y vegetal
  • 99.
    Otros procesos dedivisión celularGEMACIÓN:Reparto asimétrico de citoplasma.La célula pequeña se llama yema (puede quedar unida a la madre.Típica de levadurasESPORULACIÓN:Variamos mitosis sucesivas sin citocinesis.Se forman células multinucleadas.Posteriormente cada núcleo se rodea de citoplasma,Cada células resultante es una espora.Típica de hongos y protozoos
  • 100.
  • 101.
    LA MEIOSISProduce célulashaploides (gametos).
  • 102.
    A partir deuna célula diploide (meiocito) se forman:
  • 103.
  • 104.
  • 105.
    Células con recombinacióngenética (diferentes entre sí)
  • 106.
  • 107.
    Meiosis I (fasereduccional)
  • 108.
    Meiosis II (similara una mitosis convencional)
  • 109.
    LEPTOTENOLos cromosomas individualescomienzan a condensar se en filamentos largos dentro del núcleo. Se hacen visibles.Hay 2n cromosomas y cada cromosoma contiene 2 cromátidas (pero no se distinguen hasta el final de la profase.Cromosomas unidos a la membrana nuclear interna (placas de unión) por un armazón proteico que los recorre a lo largo del cromosoma.A lo largo de los cromosomas van apareciendo unos pequeños engrosamientos denominados cromómeros
  • 110.
    CIGOTENOLos cromosomas homólogoscomienzan a acercarse hasta quedar apareados en toda su longitud.
  • 111.
    Esto se conocecomo sinapsis (unión) y el complejo resultante se conoce como bivalente o tétrada.
  • 112.
    Los cromosomas homólogos(paterno y materno) se aparean, asociándose así cromátidas homologas (no hermanas).
  • 113.
    Se forma unaestructura observable solo con el microscopio electrónico, llamada complejo sinaptonémicoSe produce el sobrecruzamiento.Intercambio de material genético entre cromátidas de cromosomas homólogos.Consecuencia: recombinación génica.Paquiteno
  • 114.
    DiplotenoComienza la separaciónde los cromosomas homólogos.Permanecen unidos por puntos denominados QUIASMAS.
  • 115.
  • 116.
    Las cromátidas sehacen visibles.
  • 117.
    Las cromátidas hermanasestán unidas por el centrómero.
  • 118.
    Los cromosomas homólogosestán unidos por los quiasmas (entre cromatidas no hermanas)
  • 119.
    Desaparece la membrananuclear y el nucléolo.
  • 120.
    Se comienza aformar el huso acromático.
  • 121.
    Se forman lasfibras cinetocóricasMetafase IEn la placa ecuatorial se sitúan las tétradas unidas por los quiasmas.Los cinetocoros de las cromátidas hermanas del mismo cromosoma se orientan hacia el mismo polo de la célula
  • 122.
    Anafase ISe separanlos cromosomas homólogos.No se separan cromátidas, sino cromosomas completos.Los cromosomas están recombinadosAl final de la anafase I tenemos dos juegos de cromosomas separados en los polos opuestos de la célula, uno de cada par, por lo que es en esta fase cuando se reduce a la mitad el número de cromosomas.
  • 123.
    Telofase IReaparece lamembrana nuclear y el nucléolo.Los cromosomas sufren una pequeña descondensaciónCon la citocinesis, se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas de la célula madre.
  • 124.
    Meiosis IISimilar auna mitosis Ocurre simultáneamente en las dos células hijasLa interfase es muy breve, no hay duplicación del ADNSurgen 4 células haploides, con n cromosomas cada una y genéticamente diferentes
  • 126.
    Importancia biológica dela meiosisA nivel genético: Se produce la recombinación de genes durante el sobrecruzamiento. Las células hijas son haploides, y sus cromátidas no son iguales entre sí. Todo ello aumenta la variabilidad de la información genética que lleva la célula.A nivel celular: Pasamos de células diploides a haploidesA nivel orgánico: Las células resultantes son los gametos o esporas. La fusión de gametos con la mitad de cromosomas garantiza que se mantenga el número cromosómico del organismo.
  • 128.
    2n2n2nnnMeiosisMeiosisGametosCigotosCiclo diploide: mayoríaanimalesAnimal adulto: hembraAnimal adulto: macho
  • 129.
  • 130.
    Una división (2células hijas)
  • 131.
    No suele haberapareamiento cromosomas homólogos (y no quiasma)
  • 132.
  • 133.
    Interviene en elcrecimiento y la reproducción asexual
  • 134.
  • 135.
    Dos divisiones (4células hijas)
  • 136.
    Apareamiento cromosomashomólogos (y quiasma -> entrecruzamiento)
  • 137.
  • 138.
    Imprescindible en lareproducción sexualReproducción asexualInterviene un solo organismo
  • 139.
  • 140.
    Es propio deseres unicelulares pero también se da en otros grupos
  • 141.
  • 142.
    No se generavariabilidad genética
  • 143.
    Es un procesosencillo y rápido.
  • 144.
    Muy útil parala colonización de nuevos medios.
  • 145.
    La falta devariabilidad puede originar la extinción por falta de adaptación en caso de cambio del medioReproducción sexualIntervienen dos organismos
  • 146.
    Se obtienen individuoscon mezcla de las características de los dos progenitores.
  • 147.
  • 148.
    Se forma uncigoto tras la fecundación
  • 149.
    Si se generavariabilidad genética:Por la recombinación en la meiosisPor la distribución al azar de los cromosomasPor diferencias entre los genes de los gametosEs un proceso más lento y complicado que la reproducción asexual
  • 150.
    Permite adaptarse almedio en condiciones adversas.Ciclo haplonteFase haploide(Mitosis)nnnGametosFecundaciónCigoto (2n)Meiosis
  • 151.
  • 152.
    Ciclo diplohaplonteFase haploide(Gametofito)Espora(n)MeiosisnnGametosFase diploide(Esporofito)Cigoto (2n)Fecundación