Ch4_DivisionCelular

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13/09/2022
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Ciclo y División celular
Fundamentos de Biología Celular Y Molecular – MBIO2104
División celular
Objetivos
Unicelulares Reproducción
Multicelulares
Crecimiento
Desarrollo
Reparación 
tisular
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Eventos
Similares pero 
diferentes
Eucariotas vs
Procariotas
1
Señal de 
iniciación
2
Replicación
3
Segregación
4
Citoquinesis
División Celular en Procariotas
• Fisión binaria
• Sucede en respuesta a 
señales externos 
como Nutrientes 
• Muchos nutrientes 
alta tasa de división
• Procariotes: 
• ADN circular, un solo 
cromosoma
• Extendido = 1.6mm
• Histone-like proteins
División Celular en Procariotas División Celular en Procariotas
• Replicación
• Segregación 
• Citoquinesis
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División Celular en Procariotas División Celular en Eucariotas
• Los mismos eventos con algunas diferencias profundas
• Multicelulares
• La señal de división celular no depende del ambiente de la célula individual
• Depende de las necesidades del organismo.
• Genomas más complejos
• Varios cromosomas
• Cromosomas lineales
• La replicación y la segregación son procesos más complicados y lentos
Control de la división en eucariotas
• Ciclo celular
• Es el ciclo de la vida de una célula desde que se 
origina a partir de una previa y hasta que da 
origen a dos células hijas
• Interfase: 
• Fase entre dos divisiones, la mayor parte de la vida de 
una célula
• DNA en forma de cromatina (relajado)
• 90% cells in a tissue are in Interphase 
• Mitosis
• Células somáticas
• Segregación y citoquinesis
• DNA en forma de cromosoma (supercondensado)
División Celular en Eucariotas
ADN se replica
Un cromosoma - 2 cromátides hermanas
La célula se prepara para replicación
• Segundos o hasta años
• A veces G0 (reposo)
Transición de G1 a S
La célula se prepara para mitosis
Segregación y división nuclear
Partición celular (Citocinesis)
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El ciclo celular
• Fases S
• Replicación fidedigna de todo el material genético (S)
• Fidedigna, fiel = menor tasa de errores
• Fase M
• Condensación del material genético
• Forma de X – Cromátides hermanas
• Segregación → Cariocinesis → Citocinesis
Control de la división en eucariotas
• Las transiciones entre fases dependen de la activación 
de un grupo de proteínas conocidas como:
• Kinasas Dependientes de Ciclina
• Cyclin-dependent kinases - CDK
• CDK
• Es activada por unión a una ciclina
• Regulación alostérica – Expone su sitio activo
• Fosforilan proteínas importantes para iniciar las fases del ciclo 
• Hay varias ciclinas y varias CDK
• No están siempre activas
División Celular en Eucariotas
Control de la división en eucariotas
• Varios complejos ciclina-CDK controlan las fases 
del ciclo celular en mamíferos 
• Una misma CDK se puede unir a diferentes 
ciclinas y activar diferentes proteínas
• Regular la presencia/ausencia o abundancia de 
las ciclinas, o su unión a la CDKs, es una manera 
efectiva de regular el ciclo celular
• Las ciclinas son temporales en el ciclo celular
División Celular en Eucariotas Ciclinas y CDKs
• Diferentes pares de ciclinas y CDKs en diferentes fases del ciclo
• La concentración de cada par varía durante el ciclo
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Punto de Restricción – “Start” 
• El punto de restricción en G1 a 
S es el que determina el resto 
del ciclo
• Es un punto de no retorno
• Una vez superado, el resto del 
ciclo es inevitable
• También conocido como 
“Start”
¿Están todos los cromosomas 
alineados en el huso?
¡FINALIZAR 
MITOSIS!
Maquinaria de la 
mitosis
Maquinaria de 
replicación del DNA
¿Se ha replicado todo el DNA?
¿Es el entorno favorable?
¿Tiene la célula el 
tamaño adecuado?
CONTROL DE LA 
FASE G2
CONTROL DE LA 
FASE G1
¡COMENZAR 
MITOSIS!
¡ENTRAR EN 
CICLO! Crecimiento 
celular
¿Es el entorno favorable?
¿Tiene la célula el tamaño 
adecuado?
Entorno
Crecimiento 
celular
Entorno
PUNTOS DE CONTROL DEL CICLO CELULAR 
CONTROL DE LA 
FASE S
¡CONTINUAR LA 
SÍNTESIS DE 
DNA!
¿Se ha producido daño en el 
DNA?
¿Se ha producido daño en el 
DNA?
¿Se ha producido daño en el 
DNA?
¿Se ha producido daño en el 
DNA?
CONTROL DE LA 
METAFASE
Punto de Restricción – “Start” 
• Proteína de Retinoblastoma (RB) 
• Normalmente mantiene inhibido el paso de 
G1 a S en el ciclo celular
• RB, al ser fosforilado se inactiva y no 
bloquea más
• Las ciclinas se degradan luego de cumplir 
su función
Punto de Restricción – “Start” 
• Proteína de Retinoblastoma (RB) 
• p53 estimula expresión de p21
• Mucho p53 o p21 mantiene bloqueado el ciclo
• Por eso se conocen como Supresores Tumorales
• Si por alguna razón mutan, se daña su función y 
no pueden frenar el ciclo
• La célula seguirá, aunque tenga daños en el ADN
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In Normal Cells, the Rb Gene Product 
Controls the G1→ S Transition
Rb = product of 
Retinoblastoma gene, 
inhibits action of E2F until 
chemically modified
People prone to retinoblastoma have one mutated copy of the Rb gene 
(Rb-) and one normal copy (Rb+). Conversion of the Rb+ copy to Rb- by 
mutation leads to uncontrolled growth of retinal cells.
E2F = transcription factor 
required to activate genes for 
DNA synthesis
CDK-cyclin (intracellular 
signal) modifies Rb so the 
E2F can mediate the 
G1→S transition
In Normal Cells, the p53 Gene Product 
Acts at the G1→ S Checkpoint Preventing Entry 
Into S Phase If DNA Is Damaged
p21 inhibits intracellular signals 
that would activate EF2
p53 = transcription factor that 
causes p21 to be produced
Cells with 
damaged DNA 
do not pass the 
G1→S 
checkpoint
In cancer cells the mutated p53 gene 
product no longer stimulates p21 
production. Cells will pass the G1→ S 
checkpoint even when chromosomal 
damage exists.
p53
• La mayoría de los tumores tienen p53 
afectado
Factores de crecimiento
• Señales químicas que estimulan a las células 
para que se dividan
• Hay muchos y muy variados, casi que cada 
tipo de tejido tiene su propio factor
• Factor de crecimiento de plaquetas
• Interleukina
• Eritropoyetina
• ……..
• Cascadas de transducción de señales, que 
resultan en la síntesis de ciclinas
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Mitosis
Mitosis Mitosis
• Origen de dos núcleos 
genéticamente idénticos entre ellos 
y al núcleo parental
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Antes de llegar a la Fase M
• Fase S
• El ADN se replica
• El centrosoma se duplica
• Cada centrosoma tiene 2 centriolos
• Dirigen la formación de huso acromático
• G2 →M
• Se van a polos opuestos
• Definen el plano de división
• Inicia formación de microtúbulos
Fase M – Mitosis
• La Fase M se puede subdividir en 4 subfases
• Profase
• Prometafase
• Metafase
• Anafase
• Telofase
• ¡Prometa y Anótelo!
Profase
• La cromatina nuclear se organiza y se condensa
• Los nucleolos comienzan a desaparecer
• Desmontaje del citoesqueleto
• La tubulina se reorganiza como huso mitótico
• Cohesina: desaparece, excepto del centrómero
• Las cromátides se hacen visibles
• Cinetocoros: se desarrollan en las regiones del centrómero
• Centrosomas sirven como centros o polos mitóticos
Prometafase
• La membrana nuclear se descompone
• Los cromosomas continúan condensándose: 
acortándose y engrosándose gradualmente
• El nucléolo desaparece por completo
•
• Se forma el huso mitótico
• Los Cromosomas se empiezan a localizar en el plano 
ecuatorial
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Huso mitótico
• Dos tipos de microtúbulos:
• Microtúbulos polares
• Forman el huso y se sobrelapan en el centro
• Microtúbulos del quinetocoro
• Se pegan al quinetocoro en las cromátides
• Cromátides hermanas se pegan a mitades opuestas del huso
Mitosis → Profase y Prometafase
Mitosis →Metafase y Anafase
• Metafase
• Todos los cromosomas (centrómeros) se ubican 
en el plano ecuatorial
• Cromosomas → Cromatina condensados al 
máximo nivel
• Anafase
• Las cromátides hermanas se separan y se 
mueven en direcciones opuestas (cromosomas 
hermanos)Mitosis →Metafase y Anafase
• Es en Metafase que se hacen los cariotipos
• Linfocitos purificados
• Estímulo con un agente mitótico (Ej. PHA)
• “Congelamiento de la metafase” (Ej Colchicina)
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Mitosis →Metafase y Anafase
• ¿Qué está pasando con 
los cromosomas?
• Enzima Separasa →
Hidroliza la Cohesina
Telofase
• El huso desaparece
• Los Cromosomas se descondensan hasta 
Cromatina
• Se regeneran la membrana nuclear y el 
nucléolo
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Telofase
• El huso desaparece
• Los Cromosomas se descondensan hasta 
Cromatina
• Se regeneran la membrana nuclear y el 
nucléolo
Citoquinesis
• Es la división del citoplasma
• Inicia en la Anafase y continúa hasta 
más allá de la Telofase
• Células animales: membrana se 
invagina gracias a un anillo de 
microfilamentos de actina y miosina
Fase G0 – Quiescencia
• Quiescencia
• Significa quietud – Conocido como G – Fase de reposo
• Las células abandonan el ciclo y dejan de dividirse
• Común para células completamente diferenciadas
• Las células entran en G0 desde G1
• Duración:
• Largos períodos indefinidos (Neuronas)
• Algunos van a G0 de forma semipermanente (Hígado)
• Algunas no entran en G0 y se dividen continuamente durante la vida de un organismo (células epiteliales)
• Diferente a la senescencia celular
• En respuesta al daño del ADN y al estrés externo
• Es un arresto en G1 – Alternativa bioquímica a la apoptosis
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Reproducción Asexual
• Se basa en la división mitótica del núcleo
• Organismo unicelular reproduciéndose a él mismo
• Organismo multicelular cuyas células se desprenden para 
forman nuevos individuos
• Los descendientes son clones—genéticamente 
idénticos al parental
• La variación viene de mutaciones o fuentes 
externas de ADN
• Transferencia horizontal en las bacterias
Terminología
• Células somáticas
• Células diploides (2n), no sexuales
• Cada una tiene pares de cromosomas homólogos (2n): no materno y otro paterno
• Son similares, pero no iguales
• Células parentales
• Células somáticas (2n), epigenéticamente programadas para hacer meiosis
• Gametos
• Células haploides (n), generadas por meiosis a partir de una célukla parental (2n)
• Fertilización
• Sucede cuando dos gametos haploides, uno donado por la madre y otro por el padre, se fusionan y 
forman un cigoto diploide 2n – Célula madre totipotencial
Meiosis
• Proceso de división celular que se ocupa 
específicamente de generar gametos en los 
organismos que hacen reproducción sexual
• Ej. Homo sapiens
• En esencia aporta Variabilidad
• Selección al azar de la información de padre y 
madre para producir los gametos
• Azar en cuáles gametos logran formar cigotos a través de 
la fecundación
• Se baraja la información genética a través de la 
recombinación genética homóloga
Meiosis
• Consiste en una duplicación (4n) de 
una célula somática (2n) que luego 
hace dos divisiones meióticas 
logrando reducir el número de 
cromosomas a un solo juego 
haploide (n)
• Es un proceso con principio y fin
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Meiosis
• La recombinación genética 
homóloga sucede durante la 
Profase I
Quiasmas
• Son la evidencia de entrecruzamiento e 
intercambio de segmentos de ADN entre 
cromátides hermanas
• Los cromosomas dobles (4n) se alinean 
entre homólogos y formas sitios de 
recombinación o entrecruzamiento: 
Quiasmas
• Los cromosomas quedan recombinados, 
entre regiones homólogas de padre y madre 
y así se van a los gametos
• No quedan iguales, mayor variabilidad
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Inicia antes de nacer y 
se frena en la profase I 
hasta la pubertad
Resultado de la Meiosis
• 4 gametos haploides
• 1 funcional en mujeres – 4 funcionales en hombres
• Aporte sustancioso a la variabilidad
• Segregación al azar – No se sabe cual va a fecundar
• Humanos: 23 pares, 223 = 8’388.608 posibles combinaciones posibles, sin contar la recombinación
• Cada gameto tiene una composición genética diferente (Recombinación)
• A un mayor número de cromosomas, mayor posibilidad de combinaciones
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Aneuploidía
Cromosomas en exceso o 
faltantes
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