La mitosis y reproducción celular involucran las siguientes etapas: (1) La célula pasa por la interfase, que incluye las fases G1, S y G2, durante las cuales crece y duplica su ADN. (2) Luego entra en la mitosis, dividida en las fases de profase, metafase, anafase y telofase, donde se dividen el núcleo y el citoplasma. (3) Existen puntos de control en G1, G2 y la metafase para verificar que la célula esté lista para

1. Biología
Libro Guía: pp. 150 - 168 2° Medio
Gustavo Toledo C.
El Ciclo celular y
Reproducción Celular
Interfase
Punto de control G1. Si el DNA S
está dañado, ocurrirá apoptosis. (Crecimiento y
Además, la célula está obligada G1 Replicación del DNA) Punto de control G2 /M
a dividirse cuando se presentan G2
La Mitosis ocurrirá
las señales de crecimiento (GFs) G1 (crecimiento y Si la replicación del
Insert figure 9.1 here
en el medio y los nutrientes están (crecimiento) Preparación final DNA fue apropiada y si
M
disponibles. Es el punto de para la división) G2 se duplicó la masa
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control más importante. es celular. La Apoptosis
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replicado más de una
G0 M vez.
Punto de control M. Punto
de control de ensamblado del
huso.
La Mitosis no continuará
Célula quiescente si los Cromosomas no están
apropiadamente alineados ni
los cinetocoros no están
unidos al huso.
Basado en: Sylvia S. Mader
® Material preparado por Gustavo Toledo, Profesor de Biología y Ciencias. 1
© "La ciencia es el gran antídoto contra el veneno de la superstición"

2. Nociones Generales
 El Ciclo celular
 Interfase
 Estado Mitótico
 Control del Ciclo celular
 Apoptosis
 Mitosis y citocinesis
 Mitosis en Células animales
 El Ciclo celular y Cáncer
 División de la Célula Procariota
2

3. El Ciclo celular
 El ciclo celular es un conjunto ordenado de fases que
conducen al crecimiento de la célula y a la división en dos
células hijas.
 Justo antes de la próxima división:
 la célula aumenta de tamaño
 El número de organelos se dobla
 El DNA es replicado
 Los dos principales estados del Ciclo celular:
 Interfase
 Mitosis
3

4. El Ciclo celular
Interfase
Punto de control G1. Si el DNA
S (crecimiento y
está dañado, ocurrirá Replicación del DNA)
apoptosis. Además, la célula G1 Punto de control G2/ M
está obligada a dividirse G2 La Mitosis ocurrirá si
cuando se presentan las G1 G1 (crece y se prepara la replicación del DNA
señales de crecimiento (GFs) en (crecimiento) Para la fue apropiada y si se
el medio y los nutrientes están G2
división) duplicó la masa
disponibles. Es el punto de celular. La apoptosis
M
se
control más importante. is ocurrirá si el DNA está
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Pr
dañado o no ha sido
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Anafas
P
c reparado o se ha
lop
eta
La
replicado más de una
Te
M
vez.
M .
Punto de control M.
Punto de control de
ensamblado del huso.
La Mitosis no continuará
si los cromosomas no
están apropiadamente
alineados ni unidos los
cinetocoros al huso.
4

5. ANIMACIÓN
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6. ANIMACIÓN
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6

7. Regulación en el punto de control G1
CDK CDK presente
no presente E2F se une al DNA.
P
P
Proteína E2F Proteína E2F E2F
RB RB DNA
E2F
E2F no liberada RB fosforilada liberada Proteína del
Ciclo celular
a.
DNA no
Dañado Digestión de
p53
p53 P53 se une al DNA.
DNA
dañado P P P
P DNA DNA
P53 forforilado
Proteína repara apoptosis
DNA
b.
7

8. ANIMACIÓN
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8

9. Interfase
 La mayor parte del Ciclo celular se pasa
en Interfase
 La Célula realiza sus funciones usuales
 El tiempo que pasa en Interfase varía
según el tipo de Célula
 Las Células Nerviosas y musculares no
completan el Ciclo celular (permanecen el
el estado G0)
9

10. Interfase
 Interfase consta de: Fases G1, S y G2
 Fase G1 :
 Se recupera de división anterior
 Célula dobla sus organelos
 La Célula crece
 Acumula materia prima para la síntesis de DNA (replicación
del DNA)
 Fase S:
 replicación del DNA
 Son sintetizadas las Proteínas asociadas con el DNA
 Cada Cromosomas entra a S con sólo una cromátida
 Cromosomas terminan S con 2 cromátidas idénticas
 Fase G2 :
 Entre la replicación del DNA y el inicio de la mitosis
 La Célula sintetiza Proteínas necesarias para la división
10

11. Estado M (Mitótico)
 Incluye:
 Mitosis (cariocinesis)
 División Nuclear
 Cromosomas hijos se distribuyen en dos núcleos
hijos
 citocinesis
 División Citoplasmática
 Se forman dos células hijas genéticamente idénticas
11

12. Control del Ciclo celular
 El Ciclo celular está controlado por señales
internas y externas
 La señal es una molécula que puede estimular o
inhibir un evento metabólico.
 Señales externas
 Factores de crecimiento
 Recibidos en la Membrana plasmática
 Causa finalización del Ciclo celular
 Señales internas
 Familia de Proteínas llamadas ciclinas
 aumentan y disminuyen a medida que prosigue el Ciclo
celular
 Sin ellas el ciclo para en G , M o G (puntos de control)
1 2
 Se dan tiempo para reparar la mayoría de los daños
12

13. Apoptosis
 Apoptosis es la muerte Celular
programada
 Involucra una secuencia de eventos
celulares:
 Fragmentación del núcleo,
 Se forman vesículas rodeadas por Membrana
plasmática
 Se fagocitan los fragmentos celulares.
 Apoptosis la causa enzimas caspasas.
 Mitosis y apoptosis son fuerzas opuestas
 Mitosis
aumenta el N° de Células
 Apoptosis disminuye el N° de Células 13

14. Características de la apoptosis
14

15. Apoptosis
 Mediada por 2 set (iniciadoras y
ejecutoras) de enzimas Caspasas
 Las iniciadoras reciben la señal (interna o
externa) apoptótica activando a las ejecutoras,
las cuales activan a enzimas que digieren a la
célula, programadamente.
 Laproteína p53 se activa cuando el ADN
sufre daño
 Detiene el ciclo en G1 cuando el DNA sufre
daño
 Inicia el intento de reparación del DNA
 Si tiene éxito, el ciclo continúa a la mitosis
 Si no, se inicia la apoptosis
15

16. Apoptosis
 http://www.biooncology.com/images/apoptosis-image-lg.jpg
16

17. Apoptosis
Célula apoptótica
blebs
Fragmento
de DNA
La célula se La cromatina La Membrana Fragmentos
redondea y el se condensa y plasmática forma Celulares Fragmento
núcleo el núcleo se vesículas y se tienen DNA Célular
colapsa fragmenta forman ampollas fragmentado
17

18. ANIMACIÓN
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18

19. Mitosis: Preparación
 DNA tiene hebras muy largas
 Cromosomas
 En ellos el DNA está condensado, durante la división
 DNA está asociado con Proteínas histonas
 Colectivamente llamadas cromatina en eucariotas
 Antes que comience la mitosis:
 La cromatina se condensa (se embobina) en
cromosomas claramente visibles
 Cada especie tiene un N°característico de
cromosomas
 Humanos 46
 Maíz 20
 Pez dorado 94
19

20. ANIMACIÓN
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21. Número de Cromosomas
 ElNúmero diploide(2n) incluye dos sets
de Cromosomas de cada tipo
 Los humanos tienen 23 tipos diferentes de
Cromosomas
 Cada tipo está representado dos veces en cada
Célula somática(Diploide)
 Sólo los espermatozoides y Ovocitos II tienen uno
de cada tipo (haploide)
 El Número haploide (n) para humanos=23
 dosrepresentantes de de cada tipo, hacen un total
de 2n=46 en cada núcleo de célula corporal
 Un set de 23 proviene de la madre (del Ovocito II)
 Otro set de 23 proviene del padre (del espermatozoide)
21

22. Número de cromosomas de algunos
eucariotas
22

23. Estructura del Cromosoma
 Al final de la Fase S:
 Cada Cromosoma está internamente duplicado
 Está compuesto de dos cadenas de DNA idénticas
 Cromátidas hermanas (dos copias geneticamente idénticas
de un solo cromosoma)
 Unidas en un solo punto (llamado centrómero)
 Durante la mitosis:
 Los Centrómeros, que mantienen unidas a las
cromátidas hermanas, se rompen simultáneamente
 Las Cromátidas hermanas se separan
 Cada una se convierte en cromosoma hijo
 Las cromátidas hermanas de cada tipo de cromosoma
se distribuyen a núcleos hijos opuestos
23

24. Cromosoma duplicado
Cromátidas hermanas
centrómero
Cinetocoro
Una cromátida
a. 9.850 b.
24

25. Mitosis en Células animales
25

26. Mitosis en Células animales
 Al lado afuera del núcleo está el centrosoma
 Este es el centro organizador de los microtúbulos
 Organiza el huso mitótico
 Contiene muchas fibras
 Cada centrosoma está compuesto de un paquete de
microtúbulos
 En animales, contiene centríolos en forma de barril
 Orientados en ángulo recto uno al otro en el centrosoma
 Cada uno con 9 tripletes de microtúbulos ordenados en un
cilindro
 El centrosoma también fue replicado en la Fase
S, de modo que hay dos centrosomas
26

27. Mitosis en Células animales:
Profase
 Profase
 La cromatina se ha condensado
 Los Cromosomas se distinguen con el microscopio
 Se ven dobles (dos Cromátidas hermanas unidas por el
centrómero)
 El nucléolo desaparece
 La membrana nuclear se desintegra
 El huso comienza a tomar forma
 Dos centrosomas se mueven alejándose uno del otro
 Forman microtúbulos dispuestos en forma de estrella:
el aster
27

28. Mitosis en Animales
centrosoma
tiene centríolos
Cromosomas en
placa metafásica
Célula animal aster 20 µm Cromosoma 20 µm Polos del huso 20µm
9 µm 20µm cromosoma hijo Surco de clivaje 16µm
en Interfase duplicado
cinetocoro
Fragmentos
de membrana centrómero
nuclear El nucléolo
MITOSIS
La cromatina
se condensa
El nucléolo Fibras del huso microtúbulos Fibras polares del huso
desaparece en formación del cinetocoro
Telofase
Profase temprana Profase Fibra polares Profase Metafase Anafase Células hijas se están formando a
Los centrosomas se han duplicado. El nucléolo ha desaparecido y los El nucléolo ha desaparecido y los Centromeros de cromosomas duplicados Cromátidas hermanas se separan y llegan a ser a medida que las membranas nucleares
La cromatina se está condensando cromosomas duplicados son visibles. cromosomas duplicados son visibles. están alineados en la placa metafásica). Cromosomas hijos que se mueven hacia los polos
en cromosomas, y la membrana nuclear Los centrosomas enpiezan a alejarse, Los centrosomas enpiezan a alejarse, cinetocoro spindle del huso. Así, cada polo recibe el mismo N° y los nucleolos reaparecen. Los cromosomas
se está frgamentando. y el huso está en formación. y el huso está en formación. fibras unidas to the Cromátidas hermanas y tipo de Cromosomas que tenía la Célula padre. llegarán a ser indiferenciados.
centrosoma come from opposite polos del huso.
sin centríolos
Célula vegetal
Interfase Fibras polares
25µm 6.2µm 20µm Fibras del 6.2µm
Pared Cromosomas Carecen de 6.2µm Placa celular 6.6µm
celular centríolos y aster huso
28

29. ANIMACIÓN
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29

30. Mitosis en Células animales:
Prometafase
 Prometafase
 El
centrómero de cada Cromosoma desarrolla
dos cinetocoros
 Complejo de proteínas especializados
 Uno sobre cada Cromátida hermana
 El cinetocoro engancha a las Cromátidas hermanas con
microtúbulos especializados (fibras del cinetocoro)
 Estos conectan a las cromátidas hermanas a los polos
opuestos de la célula madre
30

31. Mitosis en Células animales: Metafase y
Anafase
 Metafase
 Cromosomas son arrastrados por las fibras cinetocóricas
 Son forzados a alinearse a lo largo del plano ecuatorial de
la célula
 Placa Metafásica
 Representa el plano a través del cual la célula madre se
dividirá
 Anafase
 El centrómero se disuelve, libera las Cromátidas hermanas
y luego estas se separan
 Ahora son llamadas cromosomas hijos
 Son arrastrados a los polos por las fibras cinetocóricas
31

32. Mitosis en Células animales:
Telofase
 Telofase
 El huso desaparece
 Ahora hay dos grupos de Cromosomas hijos
 Dos cromosomas de cada tipo
 Los grupos de cromosomas son núcleos hijos incipientes
 La membrana nuclear se forma en los dos núcleos
hijos incipientes
 Los cromosomas se descondensan y se convierte de nuevo
en cromatina
 El nucléolo reaparece en cada núcleo hijo
32

33. Citocinesis: Células animales
 CITOCINESIS=División del citoplasma
 El citoplasma de la célula madre se distribuye
igualmente en los núcleos hijos
 Encerrados cada uno en su propia Membrana
plasmática
 Citocinesis en célula animal :
 Un surco de división aparece entre los núcleos hijos
 Formada por un anillo contráctil de filamentos de
actina
 Eventualmente parte a la célula madre en dos.
33

34. Citocinesis en Células animales
2 m
Surco de clivaje
Anillo contráctil
2 m
34

35. Citocinesis: Células vegetales
 La
Pared celular rígida, por fuera de la
membrana plasmática, no permite un surco
 Empieza con la formación de la placa celular
 Muchas vesículas pequeñas, limitadas por membrana
 Eventualmente se fusiona en una vesícula delgada
que se extiende a través de la célula madre
 Las membranas de la placa celular se convierten en
Membrana plasmática entre las Células hijas
 El Contenido de las vesículas llega a ser la lamela media
entre las dos células hijas
 Las Células más tarde secretan pared celular primaria sobre
los lados opuestos de la lamela media
35

36. Citocinesis en Células vegetales
Formación de la placa celular
microtúbulos
Pared celular
Placa celular en formación
núcleos
© Katherine Esau; 9.8d: © Biophoto Associates/Photo Researchers, Inc.
36

37. Función de la Mitosis
 Permite el crecimiento y reparación.
 En plantas retiene la capacidad de dividirse
durante la vida de la planta
 En mamíferos, la mitosis es necesaria para:
 Que el Ovocito II fertilizado se convierte en
embrión
 Que el Embrión se convierte en feto
 Sanar una herida, reparar un hueso roto, por ej.
37

38. Células madres
 Muchos órganos de mamíferos contienen
Células madres
 Retienen la capacidad de dividirse
 Células madres de la médula roja ósea se dividen
para producir varios tipos de Células Sanguíneas
 Clonación terapéutica para producir tejidos
humanos; pueden comenzar tanto con células
madres adultas o células madres embrionarias
 Células madres embrionarias pueden usarse
para clonación reproductiva, la producción de
un nuevo individuo
38

39. Dos Tipos de Clonación
remover y descartar
Núcleo del ovocito
Ovocito
Implante
remover fusionar ovocito de embrión
núcleo G0 Con en la
Células G0 de un núcleo G0 cultivo madre
Animal a clonar sustituta
Células
a. Clonación Reproductiva madres Un clon ha nacido
remover y embrionarias
descartar ovocito
ovocito núcleo
neurona
remover fusionar
núcleo G0 ovocito sangre
Células somáticas G0 Con núcleo G0 cultivo
Células
Madres músculo
b. Clonación terapéutica embrionarias
39

40. El Ciclo celular y Cáncer
 Elcrecimiento anormal de Células es llamado un
neoplasma
 Neoplasmas Benignos no son cancerosos
 Encapsulados
 No invaden tejidos vecinos ni se diseminan
 Neoplasmas malignos son cancerosos
 No encapsulados. Rápidamente invaden tejidos vecinos
 También pueden migrar y establecerse en lugares distantes –
metástasis
 Resultan de mutación de genes reguladores del ciclo celular
 Carcinogénesis – desarrollo de cáncer
 Tiende a ser gradual
 Puede tomar años para ser obviamente canceroso
40

41. Características de Células
Cancerosas
 Carecen de diferenciación
 No son especializadas
 Son immortales (entran al Ciclo Celular repetidamente)
 Tiene núcleos anormales
 Pueden ser alargados
 Pueden tener N° de cromosomas anormales
 Copias extras de genes
 Forman tumores
 Mitosis controlada por contacto con células vecinas–
Inhibición por contacto
 Células cancerosas pierden la inhibición por contacto
41

42. Características de Células
Cancerosas
 Desarrollan metástasis
 Eltumor original se fragmenta fácilmente
 Nuevos tumores aparecen en otros órganos
 Desarrollan angiogénesis
 Formación de nuevos vasos sanguíneos
 Llevan nutrientes y oxígeno al tumor
42

43. Progresión del Cáncer
Surge una nueva mutación y una Célula (café) tiene la habilidad de
iniciar un tumor.
Tumor primario
Vaso linfático Vaso sanguíneo
Cáncer in situ. El tumor está en su lugar de origen. Una Célula
(púrpura) Muta nuevamente.
Vaso linfático Vaso sanguíneo
Células cancerosas tienen ahora la habilidad de invadir vasos
Linfáticos y sanguíneos y viajan a través del cuerpo.
Nuevos tumores metastásicos se encuentran a alguna distancia
del tumor primario.
43

44. Células cancerosas vs. Células
Normales
44

45. Orígenes del Cáncer: Oncogenes
 Mutaciones en DNA reparan mecanismos
 Oncogenes
 Proto-oncogenes promueven el Ciclo celular de
varias maneras
 Genes supresores de Tumores inhiben el Ciclo
celular de varias maneras. Ej. P53 (ver notas)
 Ambos están normalmente regulados y en
coordinación con el plan de crecimiento del organismo
 Si cualquiera de los dos muta, se puede perder el
control y se convierten en oncogen
 http://www.cancerquest.org/index.cfm?page=181&lang=spanish
45

46. Orígenes del Cáncer: Telomerasa
 Los Cromosomas normalmente tienen material
especial en cada extremo llamados telómeros
(partes terminales)
 Estos se acortan en cada división celular
 Cuando los telómeros están muy cortos
 la célula no se dividirá más
 Es como si se acabaran los “boletos” de división
 Telomerasa:enzima que ayuda añadir telómeros
 Mutaciones en el gen de la telomerasa:
 Mantiene la adición de nuevos telómeros
 Permite que las células cancerosas se dividan sin
parar. Es como si adquiriesen “boletos falsificados”
46

47. Causas del Cáncer
Herencia Fuentes de
radiación
Factor de
crecimiento
El factor de crecimiento Virus
receptor activa a proteínas Pesticides
proteico señales, una vía y oncogen
estimuladora que se herbicides
extiende al núcleo.
P
a. Influencia que que causan proto-oncogenes
P mutados (llamados oncogenes) y genes
supresores de tumores mutados
Proteína
P señal
activada
Proteina Vía
señal
estimuladora El producto
Fosfato
del gen promueve
b. Efecto del factor de el ciclo celular
crecimiento
Vía El producto del
inhibidora gen inhibe al
ciclo celular
El proto-oncogen codifica
para un factor de
crecimiento, una proteína
receptora o una proteína
Señal, en una vía
estimuladora. Si un proto-
oncogen se transforma en
un oncogen, el resultado
final puede ser una
división celular activada.
c. Vía estimuladora y
Vía inhibidora
El gen supresor tumoral
codifica para una proteína
señal en una vía inhibidora.
Si un gene supresor de
tumor muta, el resultado
final puede ser la
activación de la división
celular. d. Célula cancerígena de la piel
1.100X
1,100X
47

48. ANIMACIÓN
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49. División celular en Procariotas
 El Cromosoma Procariota es un anillo de DNA
 Se ubica en un área llamada el nucleoide
 1000 X la longitud de la Célula
 Se replica en dos anillos antes de la división
 Los anillos replicados se fijan a la Membrana celular
 Fisión Binaria
 La célula se parte en dos entre los cromosomas
replicados
 Produce dos Células hijas idénticas a la célula original
– Reproducción Asexual
49

50. Fisión binaria de Procariotas
1. La Unión del Cromosoma a un
sitio especial de la Membrana
plasmática Indica que la bacteria
Cromosoma
está comenzando a dividirse. Pared
Celular
Membrana
Plasmática
2. la célula está preparandose para 200 nm
la fisión binaria alargando su pared
celular, su Membrana plasmática y
todo su volumen. citoplasma
3. La replicación del DNA ha
producido dos cromosomas
idénticos. la pared celular y la
membrana plasmática empiezan a
crecer hacia el interior.
200 nm
4. A medida que la célula se alarga,
los cromosomas se separan. El
citoplasma está siendo distribuido
uniformemente.
5. La estrangulación medial de la 200 nm
pared celular y de la membrana
plasmática divide al organismo
original en dos Células hijas.
50

51. Funciones de la división celular
51

52. Resumen
 El Ciclo celular
 Interfase
 estado mitótico
 Control del ciclo celular
 Apoptosis
 Mitosis y citocinesis
 Mitosis en Células animales
 El Ciclo celular y Cáncer
 División de la célula procariota
52

53. Biología
Libro Guía: pp. 150 - 168 2° Medio
Gustavo Toledo C.
El Ciclo celular y
Reproducción Celular
© "La ciencia es el gran antídoto contra el veneno de la superstición" .
Interfase
S
G1 punto de control
(growth y DNA
Ciclo celular main punto de control. G1 replicación)
Si DNA está dañado, apoptosis G2 punto de control
G2
ocurrirá. Otherwise, la célula G1 Mitosis punto de control.
(growth y final
is committed a dividirse cuando Mitosis ocurrirá
Insert figure 9.1 here
G0 (growth) preparations for
growth señales are present M G2 Si DNA has
división)
y nutrients are available. is replicated properly. .
e
es
as
se
in Apoptosis will
e
e
e
as
of
oc
Metafas
ha
Anafas
t of occur Si the DNA is
Pr
ci Pr
lop
damaged y
te
Te
La
cannot be repaired.
M
M punto de control
Spindle assembly
punto de control. Mitosis
will not continue Si
Cromosomas are
not properly aligned.
© SPL/Photo Researchers, Inc.;
® Material preparado por Gustavo Toledo, Profesor de Biología y Ciencias. 53
© "La ciencia es el gran antídoto contra el veneno de la superstición"