Cap 2 Cromosomas y Reproducción Celular (1)

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Cap 2. Cromosomas y 
Reproducción CelularReproducción Celular
Curso: Genética
Prof. Ma. Rosario Castro Muñoz
Dpto de Biología
Facultad de Ciencias
UNALM
Distintos tipos de Células
• Célula 
Procariota
• Célula Eucariota
Esta célula tiene el material genético 
encerrado en un núcleo envuelto en 
una membrana y contienen otros 
organelos envueltos en membranas.
Diferencias a nivel de Ribosomas
Flujo de membranas dentro de la Célula
DIFERENCIAS ENTRE CÉLULAS PROCARIOTAS Y EUCARIOTAS 
EUCARIOTA PROCARIOTA
CON RESPECTO A LA ORGANIZACIÓN GENÉTICA
Nucleoplasma rodeado por membrana Sí No
Número de cromosomas > 1 1
Cromosomas con histonas Sí No
Presencia de nucleolo Sí No
Mitosis Sí No
ADN en orgánulos Sí No
CON RESPECTO A LA ESTRUCTURA DEL CITOPLASMA
Retículo endoplasmático Sí No
Aparato de Golgi Sí NoAparato de Golgi Sí No
Lisosomas Sí No
Mitocondrias Sí No
Cloroplastos (cél vegetal) Sí No
Ribosomas 80s - 70s 70s
Citoesqueleto Sí No
ATRIBUTOS FUNCIONALES EXCLUSIVOS DE EUCARIOTAS
q Fagocitosis
q Pinocitosis
q Secreción de materiales en vesículas del Golgi
q Digestión intracelular
q Mantenimiento de endosimbiontes celulares
q Corrientes celulares dirigidas (ciclosis) y movimiento ameboide
Cloroplasto
ADN del Cloroplasto de Maíz
Mitocondria
ADN Mitocondrial
Teoría Endosimbiótica
Lynn Margulis
Proceso Mixto en la Formación de la 
Célula Eucariótica
CROMATINA
• Es el componente principal de los cromosomas, se tiñe con 
determinados colorantes, dependiendo de su estado de 
condensación.
• Cromatina compuesta principalmente por ADN, proteínas 
histónicas y no histónicas, ARNs e iones.
• Dos tipos de cromatina: la eucromatina y la heterocromatina.
• a.- Eucromatina: es la cromatina poco condensada que no se 
colorea fácilmente. Es la región que se transcribe en ARN.
• b.- Heterocromatina: es la cromatina muy condensada o 
espiralada que sí se colorea fácilmente. 
• Existen dos tipos: 
b.1) H. Facultativa y b.2) H. Constitutiva
Nucleosoma
• Un nucleosoma típico está asociado a 
146 pares de bases (pb) y está 
formado por una médula ("core") y un 
ligador (o "linker"). La médula está 
formada por un octámero constituido 
por dos subunidades de las 
siguientes histonas: H2A, H2B, H3 y 
H4. Se trata de un dímero de las 
histonas (H2A, H2B, H3 y H4).
ADN
Octámero
Ligador histonas (H2A, H2B, H3 y H4).Ligador
Asociación del ADN con las proteínas
Formación de la Cromatina
Empaquetamiento 
De la cromatina
ADN de doble hélice
Nucleosoma 
“cuenta”
Fibra de cromatina 
formado por 
nucleosomas 
empaquetados
Sección extendida 
de cromatina en 
2 nm
11 nm
30 nm
300 nmDe la cromatina de cromatina en 
interfase
Sección condensada 
de cromosoma en 
metafase
Cromosoma
en metafase
300 nm
700 nm
1400 nm
Las fibras de ADN dúplex desnudo tienen un grosor de 20 Å. La asociación del ADN con 
las histonas genera los nucleosomas que muestran unos 100 Å de diámetro, a su vez 
los nucleosomas se pueden enrollar helicoidalmente para formar un solenoide (una 
especie de muelle) que constituye las fibras de cromatina de los núcleos intefásicos con 
un diámetro aproximado de 300 Å. Los solenoides pueden volverse a enrollar para dar 
lugar a supersolenoides con un diámetro de 4.000 Å a 6.000 Å que constituirían las 
fibras de los cromosomas metafásicos.
Empaquetamiento 
del ADN
Cromosoma Procariota
Cromosoma Eucariota
Partes de un 
Cromosoma
Tipos de Cromosomas en Maíz
Partes de un Cromosoma
a) Centrómero (constricción primaria) 
b) Brazos (p y q)
p = corto q = largo 
c) Constricción Secundariac) Constricción Secundaria
d) NOR (Región organizadora Nucleolar)
e) ADN satélite
f) Telómeros
Tipos de Cromosomas
Sub-Metacéntrico
acrocéntrico
Tipos de Cromosomas Según la 
posición del centrómero
Cromosomas p. b. = q/p
Metacéntricos 1.0 – 1.49Metacéntricos 1.0 – 1.49
Submetacéntricos 1.5 – 2.99
Acrocéntricos 3.0 - X
Telocéntricos X = ∞
Donde X es un número grande
Cromosomomas Humanos
Varios números de Cromosomas en Diferentes Especies 
Animales y Vegetales
Nombre 
Común 
Especie 2 n
Hombre Homo sapiens 
sapiens
46
Mosca de la Fruta Drosophila 
melanogaster
8
melanogaster
Caballo Equus asinus 64
Toro Bos tauros 60
Tomate Lycopersicum 
esculentum
24
Maíz Zea mays 20
Trigo Triticum aestivum 42
Camote Ipomoea batatas 90
Papa Solanum tuberosum 48
Tipos Especiales de Cromosomas
• Cromosomas Politénicos
• Cromosomas Plumulados
Cromosomas Politénicos
En Drosophila todas las copias de cromosomas se disponen 
de manera continua, formando un único cromosoma 
gigante.
Cada banda tiene 1024 secuencias idénticas de ADN en 
paralelo
Puffs = regiones descondensadas, están más activas 
transcripcionalmente.
Cromosomas Plumulados
¿Qué son?
¿Dónde se encuentran ?
INTRODUCCIÓN
El ciclo celular es un conjunto ordenado de eventos por los que 
atraviesa una célula desde que nace hasta que se divide, culminando 
en dos células hijas.
CICLO CELULAR
“Varios millones de células se están dividiendo cada segundo”
Las fases son:
• Interfase 
G1 "GAP 1” 
S "Síntesis”
G2 "GAP 2”
• División o estado M “mitosis“
Profase
Metafase
FASES DEL CICLO CELULAR
Metafase
Anafase
Telofase
G0 Las células que no están en división no se consider an que estén en el ciclo celular
• La interfase es la fase más larga del ciclo, en ella se han reconocido eventos 
diferentes G1, S y G2 
• El ciclo celular se regula al final de G1 y G2 
El ciclo celular en moscas dura 8 minutos y en las células h epáticas más de un año
Interfase
• Se conoce como la etapa de 
reposo ya que no hay cambios 
visibles en la forma de la célula, 
pero es un período de gran actividad 
metabólica 
• La interfase se subdivide en tres 
etapas: 
– G1= fase de crecimiento. 
– S= Síntesis o replicación – S= Síntesis o replicación 
del 
DNA. 
– G2= Célula se prepara para 
la 
mitosis. 
Mitosis : Período durante el cual los eventos visibles de las divisiones celulares ocurren 
y se lleva acabo en las células somáticas.
Fases de la Mitosis
Profase
Comienza con la condensación de filamentos de cromatina que dará 
lugar a los cromosomas . 
El nucleolo y la cubierta nuclear desaparecen, y simultáneamente 
comienza la síntesis del huso mitótico.
Cada cromosoma consiste de dos 
cromátidas que se mantienen unidas por un 
centrómero.
Metafase
• Los cromosomas • Los cromosomas 
están unidas al huso 
mitótico a través de 
los cinetocoros que 
están en los 
centrómeros y se 
alinean en el plano 
ecuatorial de la 
célula. 
• Ya ocurrida la 
división del 
centrómero, cada 
cromátida se 
separa moviéndose 
lentamente a los 
Anafase
lentamente a los 
polos celulares. 
• Al terminar la 
anafase los 
cromosomas han 
formado un grupo 
en cada polo. 
Telofase
• En la célula animal comienza a 
aparecer una constricción a lo largo 
del plano ecuatorial que se mueve 
desde la membrana celular hasta el 
interior de la célula. Este proceso se 
llama citocinesis . Los eventos que 
le siguen son esencialmente 
contrarios a los de la profase. 
• Reaparece la cubierta nuclear y el • Reaparece la cubierta nuclear y el 
nucleolo. 
• Los cromosomas se descondensan 
formándose la fibra de cromatina. 
Filamentos de actina
Filamento de Miosina
El resultado final de mitosis es el mismo en células de plantas o animales: la 
formación de dos células con constitución genética idéntica. 
Sin embargo existen algunas diferencias: 
- División anastral
- Presencia de un casquete polar
MITOSIS EN CÉLULAS VEGETALES
- Presencia de un casquete polar
- Durante la telofase, se forma una placa celular en el centro 
de la célula dividiendo el citoplasma en dos partes iguales.
FUSIÓN DE VESICULAS
PLACA CELULAR
crecimiento activo
La división celular en 
plantas ocurre 
principalmente en lugares 
especializados llamados 
meristemos. Las regiones 
meristemáticas son 
lugares de crecimiento 
activo. 
crecimiento activo12.6. MEIOSIS: división de células germinales 
Control del Ciclo celular
• El ciclo celular es controlado por un sistema que 
vigila cada paso realizado. En regiones 
concretas del ciclo, la célula comprueba que se 
cumplan las condiciones para pasar a la etapa 
siguiente. Si no se cumplen estas condiciones, 
el ciclo se detiene. Existen cuatro transiciones el ciclo se detiene. Existen cuatro transiciones 
principales:
• Paso de G0 a G1 / comienzo de la proliferación 
• Paso de G1 a S / iniciación de la replicación 
• Paso de G2 a M / iniciación de la mitosis
• Paso de metafase a anafase
• Los genes que regulan el ciclo celular se dividen en tres grandes 
grupos:
• Genes que codifican proteínas para el ciclo: enzimas y 
precursores de la síntesis de ADN, enzimas para la síntesis y 
ensamblaje de tubulina, etc. 
• Genes que codifican proteínas que regulan positivamente el 
ciclo: También llamados protooncogenes. Las proteínas que 
codifican activan la proliferación celular, para que células 
quiescentes pasen a la fase S y entren en división. Algunos de 
estos genes codifican las proteínas del sistema de ciclinas y 
quinasas dependientes de ciclina. Pueden ser: quinasas dependientes de ciclina. Pueden ser: 
– Genes de respuesta temprana, inducidos a los 15 minutos del 
tratamiento con factores de crecimiento, sin necesidad de 
síntesis proteica; 
– Genes de respuesta tardía, inducidos más de una hora después 
del tratamiento con factores de crecimiento, su inducción 
parece estar causada por las proteínas producidas por los 
genes de respuesta temprana. 
• Genes que codifican proteínas que regulan negativamente el 
ciclo: También llamados genes supresores tumorales. 
• Las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclina (CDK), son 
sintetizadas a partir de protooncogenes y trabajan en cooperación 
para regular el ciclo positivamente. Fosforilan serinas y treoninas de 
proteínas diana para desencadenar procesos celulares.
• Expresión diferencial de ciclinas en las distintas fases del ciclo
• Las ciclinas son un grupo heterogéneo de proteínas con una masa 
de 36 a 87 kDa. Se distinguen según el momento del ciclo en el que 
actúan.
• Ciclinas G1: promueven el paso de G1 a S • Ciclinas G1: promueven el paso de G1 a S 
• Ciclinas G1/S 
• Ciclinas S: necesarias para iniciar la replicación del ADN 
• Ciclinas M: promueven la mitosis 
• Las ciclinas son proteínas de vida muy corta y se destruyen luego 
de separarse de las CDK.
• ¿Cómo se entra en mitosis?
• La ciclina B, típica en la Cdk-M, existe en todo el ciclo celular. 
Sucede que la Cdk(ciclina) está habitualmente inhibida por 
fosforilación mediante la proteína Wee, pero, a finales de G2, se 
activa una fosfatasa llamada Cdc25 que elimina el fosfato inhibidor 
y permite el aumento de su actividad. Cdk-M inhibe a Wee y activa 
a Cdc25, lo que produce una retroalimentación positiva que permite 
la acumulación de Cdk-M.
• ¿Cómo se separan las cromátidas 
hermanas?
• Ya en mitosis, tras la formación del huso 
acromático y superación del punto de restricción 
de unión a cinetocoros, las cromátidas han de 
eliminar su esqueleto de cohesinas, que las eliminar su esqueleto de cohesinas, que las 
unen. Para ello, Cdk-M favorece la activación de 
APC, una ubiquitina ligasa, por unión a Cdc20. 
Esta APC ubiquitiniza y favorece la ulterior 
degradación en el proteasoma de la segurina, 
inhibidor del enzima separasa que debe escindir 
las cohesinas.
• Anafase: separación de las cromátidas
• ¿Cómo se sale de mitosis?
• Una vez que los niveles de Cdk-M son altos, parece difícil detener la 
dinámica de mitosis y entrar en citocinesis: pues bien, esto ocurre 
porque la APC activada por la Cdk-M, y tras un lapso temporal cuyo 
mecanismo de control es aún desconocido, ubiquitiniza a la ciclina 
B, produciendo el cese absoluto de actividad Cdk-M.
• El reposo de G1
• En la fase G1, la actividad Cdk está muy disminuida porque: APC-• En la fase G1, la actividad Cdk está muy disminuida porque: APC-
Hct1 (Cdc20 sólo actúa en mitosis) elimina toda ciclina B; se 
acumulan inhibidores de Cdk; la transcripción de ciclinas se ve 
disminuida.
• Para escapar de este reposo, se deben acumular ciclinas de G1. 
Esto se controla mediante factores de proliferación celular, señales 
externas. 
• Los mecanismos moleculares de activación de transcripción de 
genes de las fases S y G2 necesarios para proseguir el ciclo son 
apasionantes: éstos genes están regulados por la proteína 
reguladora E2F
apasionantes: éstos genes están regulados por la proteína 
reguladora E2F , la cual se une a promotores de ciclinas G1/S y S. 
E2F está controlada pro la rpoteína del retinoblastoma (Rb), la cual, 
en ausencia de factores tróficos, inhibe la actividad promotora de la 
transcripción de E2F. Cuando existen señales de proliferación, Cdk-
G1 fosforila Rb, que pierde afinidad por E2F, se disocia de éste y 
permite que se expresen los genes de la fase S. Además, como 
E2F acelera la transcripción de su propio gen, las Cdk-S y G1/S 
fosforilan también a Rb y a Hct1 (activador de APC, que degradaría 
estas ciclinas), se produce una retroalimentación positiva.
Gametogénesis
La Gametogénesis
• Es el proceso de formación de gametos
en las gónadas por medio de la meiosis
a partir de células germinales.
• Mediante este proceso, el número de 
cromosomas que existe en las células 
sexuales se reduce de diploide a 
haploide , es decir, a la mitad del número 
de cromosomas que contiene una célula 
normal de la especie de que se trate.
En el caso de los humanos si el proceso tiene como fin 
producir espermatozoides se le denomina 
espermatogénesis y se realiza en las gónadas masculinas 
o testículos.
Aparato 
Reproductor 
Masculino
Si el resultado son óvulos se denomina ovogénesis u 
oogénesis y se realiza en las gónadas femeninas u ovarios.
Aparato 
Reproductor 
Femenino
Espermatogénesis
Comienza con división de espermatogonias y finaliza con formación 
de espermatozoides.
Se inicia en la pubertad y prosigue contínuamente.
Localización y tiempo para completarse
• Ocurre en los túbulos seminíferos del testículo.
• Tarda 64 días en el hombre.
Tres fases principales fases principales
• Fase mitótica proliferativa : aumenta el número de células
( espermatogonia)
• Fase meiótica : se divide el número de cromosomas y se genera la 
diversidad genética
• (de espermatocitos I a II y de espermatocitos II a espermátides) 
• Fase de diferenciación = espermiogénesis: «embalage de 
cromosomas para entrega» (de espermatidas a espermatozoides ).
Espermatogénesis
Espermatogonia 
Espermatocito primario
Espermatocito secundario
EspermátidasEspermátidas
Espermatozoos
Células de Sertoli
Espermatogénesis
• En el varón las células primordiales permanecen 
inactivas hasta la pubertad y solo entonces se 
diferencian en espermatogonios. Estas células madre 
dan origen a espermatocitos primarios, los cuales, a 
través de dos divisiones meioticas sucesivas, producen 
cuatro espermátides. 
• Después las espermátides pasan por una serie de • Después las espermátides pasan por una serie de 
cambios (espermiogenesis) a) formación del 
cromosoma; b) condensación del núcleo; c) 
formación de cuello, pieza intermedia y cola, y d) 
eliminación de la mayor parte del citoplasma. el 
tiempo necesario para que un espermatogonios se 
convierta en un espermatozoide maduro es de 64 días, 
aproximadamente.
Diferenciación 
Espermatozoide
Ovogénesis
Las células germinativas primordiales se diferencian 
en ovocitos primarios, los cuales inmediatamente 
después de su formación entran en la primera 
división meiotica y la mayor parte de ellos están 
rodeados individualmente, por una capa de células rodeados individualmente, por una capa de células 
foliculares planas. En conjunto forman el folículo 
primordial. 
Los ovocitos primarios no llegan a completar su 
primera división meiotica sino quepermanecen en 
el periodo de diploteno hasta la pubertad en el 
momento del nacimiento su numero total se 
encuentra en 700,000 y 2,000,000.
• Con la llegada de la pubertad algunos folículos 
primordiales comienzan a madurar con cada ciclo 
ovárico, pero solo uno de ellos alcanza su madurez 
completa. 
• En el curso de este proceso de maduración un • En el curso de este proceso de maduración un 
ovocito primario da origen a un ovocito secundario 
además de un cuerpo polar. El ovocito secundario a 
su vez da origen al ovocito maduro mas otro cuerpo 
polar. De allí que un ovocito primario evoluciona 
para convertirse en un ovocito maduro y tres 
cuerpos polares.
ovogénesis
Durante profase de meiosis I en el 
estado de diploteno , durando desde
la vida fetal hasta la pubertad
En la metafase en el ovocito
secundario antes de la ovulación
Gametogénesis en las Plantas
Esporogénesis :
a) Macroesporogénesis 
b) Microesporogénesis
• El ciclo de vida de las plantas superiores 
se caracteriza por la alternancia de 
generaciones (esporofítica versus 
gametofítica). La generación esporofítica, gametofítica). La generación esporofítica, 
diploide o 2n se caracteriza porque todos 
los órganos y tejidos de la planta son 
diploides (2n). 
En plantas superiores 
los gametos masculino 
y femenino (núcleo 
generatriz o 
reproductivo del grano 
de polen y óvulo) 
respectivamente se 
localizan dentro de los 
gametófitos masculino gametófitos masculino 
y femenino (saco 
embrionario) que se 
forman dentro de unas 
estructuras 
denominadas micro y 
macroesporangios 
respectivamente. 
• Como puede verse, las generaciones 
gametofíticas masculinas y femeninas 
(haploides) están contenidas dentro de la 
generación esporofítica (2n).generación esporofítica (2n).
• Estas estructuras se hallan en la flor que 
forma parte de la generación esporofítica 
(2n o diploide). Esta generación es el 
resultado de la fecundación del gameto 
femenino (óvulo, n o haploide) contenida femenino (óvulo, n o haploide) contenida 
en el saco embrionario o gametofito 
femenino con el núcleo generatriz (n, 
haploide) alojado en el grano de polen o 
gametofito masculino.
Microesporogénesis
• En las anteras y dentro de sus tecas se localizan los 
microesporangios, estructuras en las que por meiosis se 
forman los granos de polen y los gametos masculinos (n, 
haploides ) a partir de las Células Madre de las 
Microsporas (CMMi) o Granos de Polen. (CMGP) 
Estos granos de polen son traslados por el viento o por insectos hasta el estigma Estos granos de polen son traslados por el viento o por insectos hasta el estigma 
de la flor donde se hidratan, germinan sufren una mitosis que da origen a dos 
núcleos haploides genéticamente iguales: el núcleo vegetativo y el núcleo 
reproductivo. 
El núcleo vegetativo es el responsable de la formación de un tubo polínico o 
gametofito masculino que atraviesa el estilo del gineceo con el propósito de llegar 
al óvulo y que contiene en su interior al núcleo reproductivo. 
El núcleo reproductivo sufrirá una nueva mitosis y dará lugar a dos núcleos que 
intervendrán en el proceso de fertilización.
Macroesporogénesis
El gameto femenino (óvulo: n haploide) se forma a partir de una 
célula del megaesporangio. Dicha célula (Célula Madre de la 
Megáspora CMM) sufre meiosis. y da origen a cuatro productos 
meióticos, haploides) de los cuales tres degeneran. El núcleo que 
sobrevive sufre tres divisiones mitóticas sucesivas y da origen a una 
estructura llamada gametofito femenino ó saco embrionario que 
contienen ocho núcleos haploides genéticamente iguales, uno de los 
cuales es el óvulo.
Macroesporogénesis
Saco Embrionario
Comparación de la Macroesporogénesis y la Microespo rogénesis
La fertilización en Angiospermas es doble.
• Uno de los dos núcleos (haploide) del gametofito 
masculino fecunda a la ovocélula (célula huevo 
haploide) formando un cigoto (diploide, 2n) que por 
mitosis dará lugar al embrión, que al germinar da origen 
a la generación esporofítica. 
El otro núcleo se une a 
los dos núcleos polares 
(cada uno de ellos (cada uno de ellos 
haploide) del gametofito 
femenino y forma el 
endospermo (triploide, 
3n) tejido nutricio a partir 
del cual se desarrollará 
el embrión en sus 
primeras etapas de 
desarrollo.