Clase 3 Mitosis y Meiosis - Diego Chavez

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Tema	3.	Biología	II
Reproducción	celular	en	eucariotas:	
Mitosis	(reproducción	asexual)	y	meiosis	(reproducción	sexual).	
Mecanismos	de	replicación	del	ADN.	Organización	del	ADN	en	
cromosomas.	Cariotipo	y	variación	cromosómica.	Cromosomas	sexuales.	
Euchromatin
Heterochromatin
STRUCTURE	OF		
CHROMATIN
Nucleolus:	site	of	ribosome	
synthesis/	assembly
CHROMATIDS	VS	CHROMOSOMES REPLICACION	DEL	ADN	EN	EUCARIOTAS	(VS.	EN	PROCARIOTAS)
Slower	than	in	prokaryotes	and	with	different	replicative	DNA	polymerases	
Initiation	is	carried	out	by	a	Origin	Recognition	Complex	
Okazaki´s	fragments	are	longer	in	eukariotes
Eukaryotic	DNA	replication	is	conserved	from	prokaryotes	to	eukaryotes.	
A	fork-like	DNA	structure.	Replisome.		
Eukaryotic	DNA	replication	restricts	DNA	replication	to	only	once	per	cell	cycle.
EUKARIOTIC	DNA	REPLICATION A	simplified	schematic	of	DNA	
replication.	
All	RNA	primers	will	be	
removed	leaving	gaps	in	the	
newly-synthesized	DNA	
strands.	
DNA	Polymerase	and	Ligase	
will	replace	all	the	RNA	
primers	with	DNA	except	the	
RNA	primer	at	the	5'	ends	of	
each	newly-synthesized	(blue)	
strand.	
This	means	that	each	newly-
synthesized	DNA	strand	is	
shorter	at	its	5'	end	than	the	
equivalent	strand	in	the	
parental	DNA.	
The	Telomere-end	Problem
•	The	ends	of	linear	chromosomes,	called	telomeres,	protect	genes	
from	getting	deleted	as	cells	continue	to	divide	
•	Cells	that	undergo	cell	division	continue	to	have	their	telomeres	
shortened	because	most	somatic	cells	do	not	make	telomerase;	
telomere	shortening	is	associated	with	aging	
•	Potential	for	treating	age-related	diseases	in	humans
Telomere	Replication
Date downloaded: 5/4/2021 Copyright 2021 The Company of Biologists
Micah Webster,Keren L. Witkin,Orna Cohen-Fix, Sizing up the 
nucleus: nuclear shape, size and nuclear-envelope assembly, J Cell 
Sci, 2009, Fig. 2.
Fases	de	
la	Mitosis
Profase
• Durante	la	profase	la	célula	se	
prepara	para	la	división	
condensando	sus	cromosomas	
y	formando	el	huso	mitótico	
• El	nucleolo	desaparece
Prometafase
• Comienza	con	la	fosforilación	de	
las	lamininas	nucleares,	lo	cual	
causa	la	desintegración	de	la	
envoltura	nuclear;	entonces	los	
microtúbulos	invaden	el	espacio	
nuclear	(mitosis	abierta)	
• Los	microtúbulos	del	huso	
mitótico	se	anclan	en	los	
cinetocoros	de	los	cromosomas
http://iws.collin.edu
In	yeast	cells	there	is	one	spindle	fiber	per	kinetochore,		
while	in	humans	there	can	be	more	than	40
Los	microtúbulos	polares	se	superponen
Metafase
• Alineamiento	de	los	
cromosomas	en	el	plano	
ecuatorial	de	la	célula	
• Duración	(sobre	1	hora)	
• La	distribución	equitativa	de	los	
cromosomas	se	asegura	con	un	
punto	crítico:	si	hay	algún	
cromosoma	no	unido	por	su	
cinetocoro	a	microtúbulos	la	
mitosis	no	progresa
Anafase
• Durante	esta	parte	las	cohesinas,	
moléculas	que	unían	las	cromátidas	
hermanas,	son	cortadas	y	así	se	
forman	dos	cromosomas	idénticos	
• Los	cinetocoros	“tiran”	de	los	nuevos	
cromosomas	hacia	los	polos	opuestos	
de	la	célula	
• Los	microtúbulos	polares	
superpuestos	empujan	los	unos	
contra	los	otros	y	la	célula	se	alarga
Telofase
• Los	microtúbulos	polares	siguen	
alargándose	
• Se	forma	una	nueva	membrana	
nuclear	
• El	nucleolo	reaparece	
• Los	cromosomas	se	descondensan
Citocinesis
• No	es	una	fase	de	la	mitosis	
• Se	forma	un	surco	de	escisión	
con	filamentos	contráctiles	de	
actina	en	el	plano	ecuatorial	de	
la	antigua	célula	
• En	plantas	se	forma	un	
“fragmoplasto”	con	material	
proveniente	de	las	vesículas	del	
Golgi
CITOCINESIS 
SIGNIFICADO	BIOLÓGICO	DE	LA	MITOSIS
		
-	A nivel genético representa un sistema de reparto equitativo e 
idéntico de la información genética. Ambas células hijas tendrán la 
misma información que es la misma que poseía la célula madre. 
 
- A nivel celular permite la perpetuación de una estirpe celular y la 
formación de colonias de células (clones celulares). 
 
- A nivel orgánico permite el crecimiento y desarrollo de los 
tejidos y de los órganos de los seres pluricelulares así como la 
reparación y regeneración de los mismos. De esta manera todas 
las células de un organismo pluricelular, a excepción de las células 
sexuales, disponen de idéntica información genética.
Prophase
Interphase
Anaphase
LA MEIOSIS es la división celular por la 
cual se obtienen gametos = células hijas con 
la mitad de cromosomas (HAPLOIDES) que 
tenía la célula madre (DIPLOIDES), pero 
que cuentan con información completa para 
todos los rasgos estructurales y funcionales 
del organismo al que pertenecen. 
Meiosis
The	human	cell	cycle
La	meiosis	dura	más	que	la	
mitosis.	Mientras	que	la	
mitosis	duraba	como	
mucho	unas	pocas	horas	
los	espermatozoides	
necesitan	un	mes	para	
madurar.	En	las	mujeres	la	
Profase	I	de	la	meiosis	
tiene	lugar	en	el	feto	y	las	
fases	siguientes	comienzan	
en	la	pubertad.
mitosis	vs.	meiosis
	 Hay	cuatro	pasos	novedosos	propios	de	la	meiosis	
que	no	están	presentes	en	la	mitosis:	
(1) Emparejamiento	de	los	cromosomas	homólogos		
(2) Extensiva	recombinación	entre	los	mismos	
(3) Las	cromátidas	hermanas	no	se	separan	en	la	
primera	división	meiótica	
(4) No	hay	duplicación	del	ADN	entre	la	meiosis	I	y	II
La	meiosis	genera	diversidad	genética
Acknowledgement:	The	New	Zealand	Biotechnology	Hub	
www.biotechlearn.org.nz	
Campbell,	10th	edition
Meiosis	I
Campbell,	10th	edition
Meiosis	II
En	la	primera	
división	meiótica	
los	cromosomas	
homólogos	se	
separan	
En	la	segunda	
división	meiótica	
las	cromátidas	
hermanas	se	
separan
www.cc.scu.edu.cn
In	Mitosis	individual	
chromosomes	align	at	
the	equatorial	plate	in	
Metaphase.	
In	Meiosis	homologous	
chromosomes	align	
there.	
*Cada	barrita	roja	o	azul	
son	dos	cadenas	de	
ADN
Campbell,	10th	edition Campbell,	10th	edition
Crossing	
Over
Campbell,	10th	edition
Crossing	
Over
Campbell,	10th	edition
Crossing	
Over
CONSECUENCIAS DE LA MEIOSIS 
Es el proceso mediante el cual se obtienen células especializadas 
para intervenir en la reproducción sexual. 
Reduce a la mitad el número de cromosomas, y así al unirse las 
dos células sexuales, vuelve a restablecerse el número 
cromosómico de la especie. 
Se produce una recombinación de la información genética. 
La meiosis origina una gran variación de gametos, debido al 
entrecruzamiento de segmentos de los cromosomas homólogos. 
Errores	en	la	mitosis	y	la	meiosis
• Los	errores	ocurren	sólo	en	1/100,000	divisiones	celulares	
• Aneuploidía	=	número	diferente	de	cromosomas.	Por	lo	
general	sólo	uno	de	los	cromosomas	está	en	exceso	
(trisomías)	o	falta	(monosomías)	
• Pueden	tener	origen	en	un	fallo	de	separación	de	las	
cromátidas	en	la	meiosis	femenina	o	masculina	
• Más	de	1/5	de	los	embarazos	falla	por	esta	causa	
• La	trisomía	21	es	la	más	común	(1/650	nacidos),	y	causa	el	
síndrome	de	Down	
• Las	trisomías	13	(1/5,000)	y	18	(1/3,000)	causan	la	muerte	
antes	de	cumplir	1	año	de	vida
MOSAICISMO
El	mosaicismo	tiene	lugar	por	mutaciones	durante	el	
desarrollo	embrionario.	Cuanto	antes	ocurra	la	
mutación	que	causa	un	fenotipo	diferente	en	el	tejido	
u	órgano,	más	partes	del	cuerpo	son	afectadas.	
También	puede	ocurrir	por	la	no	disyunción	de	
cromosomas	en	la	mitosis.	
Cuando	afecta	a	cromosomas	sexuales,	pueden	
aparecer	ginandromorfos.
A	bilateral	gynandromorph	of	
Drosophila	melanogaster	
formed	following	the	loss	of	one	X	
chromosome	in	one	of	the	two	
cells	during	the	first	mitotic	
division.
Male,	XY
Female,	XXY
white	eye	&	
miniature	wing	
	are	sex-linked
MOSAICISM MOSAICISMO
Sex Chromosome Aneuploidies
Female Genotype Condition Male Genotype Condition
XX normal XY normal
XO Turner Syndrome XXY Klinefelter Syndrome
XXX Trisomy X XYY XYY Syndrome
Autosomal Aneuploidies
Chromosome # condition Syndrome shorthand
21 trisomy Down 47 XX +21 (female) 47 XY +21 (male)
18 trisomy Edwards 47 XX or XY +18
13 trisomy Patau 47 XX or XY +13
15
segmental deletion 
(paternal) 
(partial monosomy)
Prader Willi (46 XX or XY, 15q-
Phenotypicconsequences	of	autosomal	aneuploidies	are	more	severe	than	sex	chromosome	
aneuploidies.	The	larger	the	chromosome,	the	worse	the	consequences.	
In	panel	(a)	and	(b),	the	chromosome	from	the	parent	contributing	a	normal	gamete	(without	a	non-
disjunctional	event)	in	each	case	is	shown	in	blue.	Only	one	chromosome	pair	is	shown	for	simplicity.
Turner	syndrome	is	a	condition	in	which	a	female	
is	partly	or	completely	missing	an	X	chromosome.		
Signs	and	symptoms	vary.	
Often,	a	short	and	webbed	neck,	low-set	ears,	low	
hairline	at	the	back	of	the	neck,	short	stature,	and	
swollen	hands	and	feet	are	seen	at	birth.		
Typically	they	are	without	menstrual	periods,	do	
not	develop	breasts,	and	are	unable	to	have	
children.		
Heart	defects,	diabetes,	and	low	thyroid	hormone	
occur	more	frequently.		
Most	people	with	TS	have	normal	intelligence.	
Many,	however,	have	troubles	with	spatial	
visualization	such	as	that	needed	for	
mathematics.	Vision	and	hearing	problems	occur	
more	often.	Infertile. source:	Wikipedia
No	cure	for	Turner	syndrome	is	known.	
Treatment,	however,	may	help	with	symptoms.		
Human	growth	hormone	injections	during	
childhood	may	increase	adult	height.	Estrogen	
replacement	therapy	can	promote	development	
of	the	breasts	and	hips	and	shedding	of	the	
uterus	lining.	Medical	care	is	often	required	to	
manage	other	health	problems	with	which	TS	is	
associated.	
Turner	syndrome	occurs	in	between	one	in	2000	
and	one	in	5000	females	at	birth.	All	regions	of	
the	world	and	cultures	are	affected	about	
equally.	People	with	TS	have	a	shorter	life	
expectancy,	mostly	due	to	heart	problems	and	
diabetes.	
source:	Wikipedia
Klinefelter	syndrome	is	also	known	as	XXY.	The	
primary	feature	is	sterility.		
Often	symptoms	may	be	subtle	and	many	
people	do	not	realize	they	are	affected.	
Sometimes	symptoms	are	more	prominent	and	
may	include	weaker	muscles,	greater	height,	
poor	coordination,	less	body	hair,	smaller	
genitals,	breast	growth,	and	less	interest	in	sex.	
Often	it	is	only	at	puberty	that	these	symptoms	
are	noticed.	Intelligence	is	usually	normal;	
however,	reading	difficulties	and	problems	with	
speech	are	more	common.	Symptoms	are	
typically	more	severe	if	three	or	more	X	
chromosomes	are	present.
source:	Wikipedia
Klinefelter	syndrome	can	be	caused	in	two	ways
source:	Wikipedia
☺ ☹☹ ☺
XY XYXX XX
Meiosis Meiosis Meiosis Meiosis
Sex	determination	and	differentiation
The	gene	SRY	located	on	the	Y	chromosome	determines	differentiation	as	a	
male	during	embryogenesis.		
The	SRY	gene	is	located	in	the	Y	chromosome	close	to	the	pseudoautosomal	
region	that	pairs	with	the	X	chromosome.	If	recombination	occurs	and	the	SRY	
gene	gets	transferred	to	the	X	chromosome	this	will	result	in	a	male	XX.	
Similarly,	transgenic	XX	mice	carrying	the	SRY	gene	in	the	X	chromosome	also	
develop	as	males.	
If	the	SRY	gene	gets	mutated	or	deleted	from	the	Y	chromosome	this	will	result	
in	a	female	XY.	
Sex	reversal	also	occurs	when	the	gene	SOX9	on	chromosome	17	gets	mutated.	
Absence	of	testosterone	or	its	receptor	also	cause	a	female	phenotype	in	XY.
Problem	5
Identify	the	mitotic	stage	represented	in	each	of	
the	following	diagrams: