Descarga la aplicación para disfrutar aún más
Vista previa del material en texto
Facultad de Agronomía - Universidad de Buenos Aires Av. San Martín 4453 - C1417DSE - Argentina – Tel. +541145258000 - www.agro.uba.ar Bases biológicas de los sistemas agropecuarios Biología celular Licenciatura en economía y administración agrarias - 2022- 2 CONTENIDOS DE BIOLOGÍA CELULAR SECCIÓN 3: Célula y metabolismo celular ● La célula SECCIÓN 4: Ciclo y división celular ● Cromosomas y ploidía ● Ciclo celular 3 SECCION 3: CÉLULA Y METABOLISMO CELULAR Las células Estos contenidos serán dados en clases y el material de estudio obligatorio serán las páginas indicadas del libro Biología de Curtis et al. 2000 (6º edición en español). Capítulo 4: Pág. 111 – 118 ● Células procariotas y eucariotas. Capítulo 5: Pág.126 – 154 ● Membranas celulares ● Organelas celulares Capítulo 8: Pág. 212 – 229 ● Glucolisis y respiración Capítulo 9: Pág. 241 – 255 ● Fotosíntesis Bibliografía ● Curtis, H, Barnes, NS, Schnek, A, y Massarini, A. 2008. Biología 7ª edición en español. Editorial: Médica Panamericana. ● Curtis, H, Barnes, NS, Schnek, A, y Flores, G. 2000. Biología 6ª edición en español. Editorial: Médica Panamericana. 4 SECCIÓN 4: CICLO Y DIVISION CELULAR La mayoría de los organismos pluricelulares provienen de una sola célula que se forma luego de la fecundación, al unirse los gametos, el femenino y el masculino. Esta célula se divide por el proceso denominado mitosis hasta la formación total del soma (cuerpo) del individuo. Una vez formado, el individuo repone con células idénticas y por este mismo proceso, las que va perdiendo por mal funcionamiento, muerte celular programada, desgaste o heridas. En los organismos unicelulares, la división celular implica una verdadera reproducción ya que, por este proceso, se producen dos células hijas que maduran y se convierten en dos individuos distintos. Es importante señalar que, en el caso de las células somáticas, las células que se generan son genética, estructural y funcionalmente idénticas, tanto a la célula materna como entre sí. Las células nuevas heredan un duplicado exacto de la información genética de la célula madre. Para que esto se lleve a cabo es necesario que la célula coordine un conjunto complejo de procesos citoplasmáticos y nucleares. En las células eucariotas, dividir el material genético de manera equitativa es muy complejo y por tanto implica una serie de procesos que ocurren durante el ciclo celular. Cromosomas y ploidía El material genético, el ADN, experimenta cambios en su estado de condensación en los diferentes momentos del ciclo celular. Previo a la división celular, el material genético en el núcleo eucariota se conoce como cromatina. En el momento de la división celular, la cromatina se empaqueta dando origen a las estructuras que denominamos cromosomas. El cromosoma eucariótico es uninémico, esto es, está compuesto por una única cadena de ADN. Es decir que cada cromosoma es una sola fibra, larga y fina, plegada de alguna manera sobre sí misma. En una célula del cuerpo humano el largo total del ADN es de alrededor de 2 metros. El plegamiento del ADN es funcionalmente importante: ● Para el ordenamiento del ADN en el núcleo celular. ● Para proteger el ADN de roturas ● En la determinación de la actividad de los genes. ● Para una distribución equitativa en las células hijas durante la división celular. Morfología Cromosómica Para estudiar la estructura de los cromosomas se utiliza la imágen esquemática correspondiente al momento de máxima condensación que es en metafase (Figura 3.1). Estas imagenes estan basadas en la observación directa con microscopio óptico, de los cromosomas durante la división celular. De acuerdo a la fase de la división celular en la que se encuentra la célula un cromosoma puede encontrarse como cromosoma doble (al inicio de la división) o como cromosoma simple (al final de la división). El cromosoma simple o de una cromátida, esta conformado por una única copia de la información genética. El cromosoma doble o de dos cromatidas hermanas, esta conformado por dos copias iguales de la información genética. La formación de cromosomas dobles es escencial dado que al dividirse la célula en dos células 5 hijas (mitosis) también se divide la información genética. De esta manera, las células hijas quedarán equilibradas, es decir, cada una recibirá de su madre una copia con información genética idéntica. El cromosoma está compuesto por: una constricción primaria o centrómero, estructura que interconecta ambas cromátidas hermanas hasta su separación. A ambos lados del centrómero se encuentran los cinetocoros (cuerpos proteicos), donde se anclan las fibras del huso mitótico facilitando la migración de las cromátidas hacia los polos de la célula. El centrómero divide al cromosoma en dos brazos. Los mismos pueden tener diferentes longitudes, por convención al brazo más corto se lo denomina “p” y se lo representa en la parte superior. Al brazo largo se denomina “q” y se lo representa en la parte inferior. El conjunto de un brazo “p” y uno “q” es la cromatida. Los extremos de los brazos se denominan telómeros y son regiones de ADN no codificante, altamente repetitivas (en humanos hasta 2.000 veces repetida la secuencia 5' TTAGGG 3'). Su función principal es la estabilidad estructural de los cromosomas y está asociado con el tiempo de vida de la célula. Figura 3.1. Esquema de un cromosoma en la metafase de la mitosis Además de la constricción primaria existen las constricciones secundarias, entre las que hay que distinguir las constricciones secundarias propiamente dichas, que son pequeñas estrangulaciones cuyo significado es desconocido y otra constricción secundaria que es la zona del organizador nucleolar (zona NOR). La zona NOR es una región que aparece sólo en algunos cromosomas del complemento. Esta región alberga secuencias de ADN repetidas en tándem que codifican los ARNr ribosomales. En ocasiones, tanto la constricción primaria como la secundaria separan del resto del cromosoma un trozo pequeño de un brazo cromosómico llamado satélite. El tamaño de los cromosomas se mide en micrómetros (milésima parte del milímetro) y en promedio varían entre 2 y 20 µm. Los cromosomas se clasifican según la posición del centrómero. De acuerdo con el índice de Levan et al. (1964) el tipo morfológico queda determinado por un Índice Centromérico (Ecuación 1; Tabla 3.1). 6 Índice centromérico (IC) = 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙 𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙 x 100 (1) Nomenclatura Posición Índice centromérico Forma en metafase Metacéntrico Región media 37,5-50 Submetacéntrico Región submediana 25-37,5 Subtelocéntrico Región subterminal 12,5-25 Acrocéntrico Región terminal > 0-12,5 Telocéntrico En el extremo 0 Tabla 3.1: Clasificación de los cromosomas y esquema según el índice centromérico La condensación del ADN juega un rol esencial en la división celular dado que conduce a la formación del cromosoma eucariótico lo que posibilita la herencia del material genético de manera exacta y balanceada de una célula madre a sus células hijas. A su vez, los cromosomas portan la información genética que será llevbada de una generación a la siguiente mediante las gametas. Cariotipo Cariotipo es el conjunto de cromosomas de una célula somática de un individuo o especie, ordenados de acuerdo con su morfología y tamaño. Para la confección del cariotipo se tienen en cuenta características distintivas de la apariencia de los cromosomas como lo son: el número cromosómico; la formay el tamaño relativo de los cromosomas; el número, tamaño y posición de los satélites y constricciones secundarias (especialmente las NOR); el tamaño absoluto de los cromosomas y del complemento cromosómico; y por último, posición, tamaño y distribución de segmentos revelados por técnicas de tinción diferencial (por ejemplo el bandeo C, que detectan regiones que poseen una estructura más densa y compacta). El cariotipo es propio de cada especie y al número de cromosomas que lo compone se lo denomina número cromosómico o somático (2n). Es decir, el 2n representa la cantidad de cromosomas que hay en una célula somática de una determinada especie (Tabla 3.2). El número de cromosomas que contiene una gameta se denomina número gamético (n) y 7 corresponde a la mitad del contenido cromosómico de una célula somática. Además de número somático y gamético, la identificación del contenido genético de una especie se completa con los conceptos de número básico (x) y ploidía. El primero hace referencia a la cantidad de material genético con la información esencial y necesaria para la formación de un individuo de una determinada especie. Esto es, la cantidad de cromosomas diferentes entre sí que se encuentran en una célula de un individuo. A dicha información genética se la conoce como genoma. La ploidía indica cuantas copias del genoma contiene una célula. Es equivalente a decir cuantas veces se repite el número básico x. Especies con un solo genoma (1x) se denominan haploides, los que poseen dos se denominan diploides (2x), los de tres son triploides (3x) y asi sucesivamente. EJEMPLOS Nombre común Nombre Científico Ploidía Nro. básico Nro. Somático Nro. Gamético Humano Homo sapiens Diploide x = 23 2n = 46 n = 23 Algodón Gossypium hirsutum Tetraploide x = 13 2n = 52 n = 26 Trigo harinero Triticum aestivum Hexaploide x = 7 2n = 42 n = 21 Tabla 3.2: Descripción del patrón cromosómico de diferentes especies, considerando número básico, somático y gamético. El Homo sapiens posee un patrón cromosómico de 2n = 2x = 46. En esta fórmula reconocemos tres términos: 2n es el número somático que indica el “número de cromosomas en una célula somática”; 2x incluye dos indicadores, por un lado la ploidía (en este caso es diploide) y el número básico dado por el x (en este caso existen dos juegos de cromosomas por lo que x = 23); 46 indica el número total de cromosomas en la célula somática. Para expresar que se está hablando de una célula gamética, se usa el número gamético, en este caso n = 23. El algodón es 2n = 4x = 52. En este caso, el 2n está compuesto por 4 juegos de cromosomas (4x) con 13 cromosomas cada juego (x = 13); siendo el total de cromosomas por célula somática de 52 (número somático) y con un total de 26 cromosomas por gameta (número gamético). El trigo harinero posee 2n = 6x = 42. Es decir que posee 6 juegos con 7 cromosomas cada uno sumando un total de 42 cromosomas en la célula somática. Una célula gamética tiene un n= 21 cromsomas. El idiograma es la representación gráfica y esquemática del cariotipo (podemos llamarlo esquema cromosómico) y si luego localizamos genes en el mismo lo llamaremos esquema cromosómico-génico. Como ejemplo se puede observar en las figuras 3.2 y 3.3 el cariotipo y 8 el correspondiente idiograma del pepino (Cucumis sativus, con 2n = 14). En el ejemplo, se utilizó la técnica de bandeo C que revela bandas oscuras y que permite el reconocimiento de los pares cromosómicos. En el idiograma se representa un cromosoma de cada par homólogo ordenados según su morfología (metacéntrico, submetacéntrico, acrocéntrico y telocéntrico) y luego según su tamaño decreciente (Figuras 3.2 y 3.3). Si bien en la actualidad las técnicas de biología molecular más sofisticadas permiten detectar la variabilidad a nivel de ADN, la caracterización cariotípica aún sigue siendo necesaria para dilucidar el rol de los cromosomas en la herencia, adaptación y evolución, aportando importante información al inicio de los programas de mejoramiento genético. Ciclo celular El ciclo celular es una rueda continua de crecimiento y división que transitan las células eucariotas pluricelulares. Posee dos momentos, el de interfase y el de división celular (Figura 3.4). Un ciclo puede completarse en pocas horas o en días, según el tipo celular y factores ambientales como la temperatura y los nutrientes. Interfase La interfase puede dividirse en tres etapas: G1, S y G2. La primera etapa G1 (G de gap, del inglés, separación) es un periódo de crecimiento general de la célula que involucra la duplicación de las organelas citoplasmáticas. Una célula cualquiera que esta realizando normalmente su función en el organismo se encuentra en esta etapa hasta que recibe una señal para pasar a la siguiente (es lo mismo que decir que recibe una señal para dividirse). En la etapa S (S de síntesis de ADN) ocurre el proceso de duplicación del ADN, acompañado por la síntesis de las histonas y otras proteínas asociadas al ADN. Esta etapa es un paso necesario Figura 3.2: Cariotipo de Cucumis sativus utilizando la técnica de bandeo C. Figura 3.3: Idiograma de Cucumis sativus. Las bandas negras representan las regiones ricas en heterocromatina 9 para que durante la división celular cada célula hija reciba una copia idéntica de la información genética. Por último, durante la etapa G2 se sintetizan las proteínas y se ensambla la maquinaria que permite la división celular posterior. Durante la interfase el ADN se encuentra en forma de cromatina sin embargo, la cantidad total de ADN durante esta etapa varía. Luego de la etapa S el material genético se duplica y es equivalente al de cromosomas con dos cromátidas hermanas (en G1 es equivalente a cromosomas de una cromátida). Las diferenecias en la duración del ciclo celular están dadas principalmente por la variación de G1 y puede diferir entre organismos y entre células de un mismo organismo. Por ejemplo, algunas células como las neuronas no se duplican, mientras que otras como las de la piel, se dividen continuamente. Cuando una célula no se divide más se dice que se encuentra en la etapa G0 y sigue cumpliendo su función en el tejido u órgano en el que se encuentre. Figura 3.4: Esquema del ciclo celular incluyendo sus dos momentos: interfase y división (M) Nota: En esta figura se representa el cromosoma (constituido por una o dos cromátidas), sin embargo hay que tner en cuenta que el cromosoma sólo se hace visible durante la división celular (M), ya que en la interfase el material genético se encuentra como cromatina. Como todo proceso orgánico, el ciclo celular está sujeto a regulación. Ésta es realizada en sitios específicos llamados puntos de control o de chequeo, que pueden frenar o disparar los procesos de replicación del material genético, crecimiento y división. Señales provenientes del medio y algunos controladores dentro de la célula, se encargan de dirigir el progreso a través de las distintas fases del ciclo celular. Los principales efectores de esta regulación son las proteínas que permiten el progreso del ciclo, las ciclinas y las proteínas quinasas dependientes de ciclinas (Cdk). 10 División celular: Mitosis Una vez concluida la interfase con su etapa de síntesis S, la célula está preparada para dividirse y distribuir los cromosomas equitativamente en cada una de las dos células hijas. La mitosis se produce en todo tejido en crecimiento o activo; por ejemplo en los meristemas apicales o radiculares de los vegetales. Es un proceso conservador ya que las células hijas generadas durante el mismo son idénticas a la célula que le dio origen, es decir que se generan dos células hijas con igual número de cromosomas e idéntica información genética que la célula madre.La mitosis es un proceso continuo que con fines de facilitar su estudio se lo separa en cuatro fases con características particulares: profase, metafase, anafase y telofase. (Figura 3.5) En la profase la cromatina se condensa y se forman los cromosomas. La envoltura nuclear se desintegra al igual que el nucléolo. Los centriolos se separan y migran a cada uno de los polos de la célula. Comienzan a formarse husos mitóticos que se unirán a los centrómeros de los cromosomas. En la metafase los cromosomas se observan alineados por sus centrómeros en el plano ecuatorial de la célula y cada cromosoma se encuentra unido a un huso mitótico ya terminado. Durante la anafase las cromátidas hermanas de los cromosomas se separan. Esto ocurre por que los centrómeros de los cromosomas dobles se dividen y las fibras del huso se acortan arrastrando a cada cromátida hacia polos opuestos. Finalmente en la telofase los cromosomas simples o de una cromátida ya se encuentra en los polos. Comienza a formarse nuevamente la envoltura nuclear alrededor de los cromosomas que volverán a su estado de cromatina. Para concluir con la formación de las dos células hijas se divide el citoplasma, a este proceso se lo denomina citocinesis. División celular: Meiosis La meiosis es un tipo particular de división celular por el cual se generan células con la mitad de los cromosomas de la célula original, y que produce variabilidad genética. En muchos organismos es por meiosis que se generan las gametas lo que indicaría la finalización del ciclo celular. En estos casos las células sexuales o gametas (n) tienen exactamente la mitad del número de cromosomas que las células somáticas (2n) del organismo. La célula producida por la fusión de dos gametas se conoce como cigota (Figura 3.6). En las células somáticas de los organismos diploides hay dos juegos de cada cromosoma. Estos pares de cromosomas se conocen como pares homólogos. Los dos se asemejan en tamaño y forma y contienen los mismos genes, aunque la información puede ser diferente. Cada uno de los cromosomas homólogos del par llega en cada una de las gametas de los progenitores. Después de la fecundación, ambos homólogos se hallan presentes en la cigota. En la meiosis, la dotación cromosómica diploide que contiene los dos homólogos de cada par, se reduce a una dotación haploide que contiene solamente un homólogo de cada par. 11 1 generación Cigotas Etapa somática Adultos Etapa gamética Gametas Fecundació n Cigota 2n (Mitosis) (2n) (Meiosis) (n) (2n) 2n (Mitosis) (2n) (Meiosis) (n) (2n) Figura 3.6: Ciclo de vida de indivíduos diploides Figura 3.5: Esquema de la mitosis 12 La meiosis consta de dos divisiones celulares (meiosis I y meiosis II) en la que se reconocen varias fases y etapas. (Figura 3.7). Figura 3.7: Fases durante la meiosis ● Meiosis I o Profase I: Al igual que en la mitosis, la envoltura nuclear se desintegra junto con el nucléolo. Los centriolos se separan y migran a cada uno de los polos de la célula. Sin embargo, en la meiosis ocurren procesos particulares a nivel del ADN que permiten distinguir cinco etapas en esta fase. ▪ Leptonema: comienza a condensarse la cromatina. Las cromátidas todavía no son visibles, ya que se encuentran como fibras delgadas y largas. ▪ Cigonema: los cromosomas homologos en formación comienzan a aparearse (se alinean) a este proceso se lo conoce como sinapsis. ▪ Paquinema: Los cromosomas se aparean en toda su longitud. Ya se identifican las cromátidas hermanas. Se produce el entrecruzamiento o crossing-over en el cual se intercambian fragmentos entre dos cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos (Figura 3.8). Con este intercambio en la profase I se generán cromátidas con nuevas combinaciones de la información genética. ▪ Diplonema: Los homólogos quedan unidos por un punto donde se producirá el corte para la recombinación. Este punto se denomina quiasma ▪ Diacinesis: Los cromosomas alcanzan su máxima condesación y los homólogos permacenen unidos por los quiasmas (tétrada). 13 o Metafase I: Los cromosomas se alinean por los quiasmas en el plano ecuatorial. La coorientación de los cromosomas es al azar. Es decir que todos no todos los cromosomas de origen materno se orientarán hacia un mismo polo y los de origen paterno hacia el otro. La orientación es azarosa para cada homólogo del par, y también para cada célula que realiza meiosis. Este proceso es altamente relevante dado que es causante de variabilidad entre las gametas producidas. o Anafase I: Los cromosomas se cortan por los quiasmas y cada cromosoma ya recombinado del par migra a uno de los polos. A este proceso de separación y migración se lo conoce como disyunción cromosomas homólogos. Esto ocurre porque las fibras de los husos se acortan y arrastran a los cromosomas hacia los polos. Es importante destacar que en los cromosomas se mantienen como cromosomas dobles o de dos cromátidas a diferencia de la mitosis. o Telofase I: Los cromosomas homólogos se encuentran ubicados en polos opuestos. Se forma la envoltura nuclear y los cromosomas se descondensan volviendo a cromatina y el citoplasma se separa el citoplasma (citocinesis). Cada célula generada posee la mitad del número de cromosomas del núcleo original. ● Meiosis II Las meiosis II es similar a la mitosis y suele estar precedida por una interfase corta. o Profase II: La cromatina vuelve a condensarse para formar los cromosomas. Las envolturas nucleares se desintegran y empiezan a aparecer las fibras de los husos. o Metafase II: Los cromosomas se encuentran alineados por sus centrómeros en el plano ecuatorial. Las cromátidas “hermanas” ya recombinadas en meiosis I se coorientación al azar hacia cada polo. En esta fase la coorientación de las cromastidas hermanas es causante de variabilidad entre las gametas producidas. o Anafase II: Las cromátidas se separan por los centrómeros y las fibras de los husos se acortan arrastarando a cada una de ellas a polos opuestos (disyunción de cromátidas “hermanas”). o Telofase II: Los cromosomas simples o de una cromátida se encuentran en los polos de la célula. Se forma una envoltura nuclear alrededor de cada conjunto de cromosomas mientras se descondesan en cromatina. Por último, se separa el citoplasma generando cuatro células con la mitad del número de cromosomas de la célula que inició la meiosis. Figura 3.8: Secuencia de eventos que ocurren durante la meiosis I. Al final se observan como quedan los cromosomas recombinados después de anafase I. 14 Principales diferencias entre mitosis y meiosis: a) En la meiosis las células resultantes poseen la mitad del número cromosómico de la célula que les dio origen, mientras que en la mitosis se generan células con idéntico número de cromosomas. b) En meiosis, las células hijas no serán genéticamente idénticas a la célula madre como ocurre en la mitosis. c) En meiosis exiten dos divisiones celulares consecutivas que producen cuatro células a partir de una sola, mientras que en la mitosis se generan dos. Estudio de la recombinación durante la meiosis: Los cromosomas son los portadores de la información genética que está contenida en la secuencia de nucleótidos del ADN. Una secuencia líneal de nucleótidos con información para una función determinada se denomina gen, y ocupa un lugar físico específico en el cromosoma denominado locus (en plural: loci). Cada gen puede tener una, dos o más formas alternativas. Cada una de esas formas se denomina alelo y se diferencia de los otros alelos de ese locus por uno o más cambios en su secuencia de nucleótidos. Un organismo diploide puede presentarcomo máximo dos alelos diferentes por locus (en cada uno de los cromosomas homólogos). Si los dos alelos son iguales el individuo será homocigota y si son distintos será heterocigota con respecto al locus considerado. Los genes se representan por medio de letras (A, B, ms, etc). y los alelos pueden representarse por medio de subíndices alfabéticos o numéricos o por medio de mayúsculas y minúsculas de las letras correspondientes al gen en consideración. Por ejemplo, los alelos A1 y A2 son variantes del gen A. Para representar distintos genes, alelos y la posición relativa de cada uno de ellos (locus) en los cromosomas se puede utilizar un esquema cromosómico-génico. Por ejemplo: una célula diploide 2n = 4 heterocigota para dos genes B y C (el genotipo de esta célula sería BbCc) se representa como en la figura 3.9. Figura 3.9: Esquema cromosómico-génico de 2 pares de cromosomas homólogos con 2 loci (B y C) ubicados en distintos cromosomas (cromosama grande submetacéntrico y el pequeño telocéntrico). Cada gen posee dos alelos distintos (B y b; C y c) La célula de la figura 3.9 corresponde a un individuo que fue generado mediante la unión dos gametas. Este producto de la fecundación pudo ser originado por la unión de diversos tipos de gametas: una gameta de tipo BC con una de tipo bc, o una gameta Bc con una bC. En ambos casos el genotipo resultante será el mismo BbCc. El individuo BbCc generá a su vez su propias gametas por meiosis (Figura 3.10). Para conocer los tipos gaméticos que este individuo puede producir es necesario tener en cuenta los procesos generadores de variabilidad que ocurren durante la meiosis (profase I, metafase I y metafase II). A continuación detallaremos los distintos momentos donde ocurren los 15 procesos de recombinación y cómo se generan distintas combinaciones de alelos en las gametas. Recombinación intracromosómica (crossing-over o entrecruzamiento) en profase I: Figura 3.10: Posibles gametas asociadas al origen de un individuos y posibles tipos gaméticos que este puede generar. Como se mencionó antes, el entrecruzamiento es el intercambio de fragmentos entre dos cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos. Estos fragmentos incluyen una cantidad variable de genes ubicados adyacentes en la misma cromátida. Sin embargo, para ser visualizado el proceso es necesario que el fragmento incluya al menos dos genes (genes marcadores). En base a la figura 3.11 se puede observar como resultado de la recombinación intracromosómica que se generaron cuatro cromátidas diferentes para este par de homólogos. Las mismas contienen las siguientes combinaciones alélicas: AB, ab, Ab y aB. Al comparar las cuatro combinaciones finales con las dos iniciales (proveniente de cada uno de los padres: gametas con AB y con ab) se pueden identificar las nuevas combinaciones generadas por recombinación. A estas últimas se las denomina productos recombinantes (que formarán gametas recombinantes para estos genes marcadores). Las gametas que contengan las cromátidas con Ab o aB serán gametas recombinantes para estos genes. Mientras que las que contengan AB o ab serán gametas parentales (Figura 3.11). Figura 3.11: Obtención de los posibles tipos gaméticos por recombinación intracromosómica (entrecruzamienteo) para un par de cromosomas homólogos Entrecruzamiento Fin de meiosis I Fin de meiosis II 16 Recombinación intercromosómica (coorientación al azar) en metafase I y II: Es un mecanismo por el cual los cromosomas homólogos (metafase I) y las cromátidas “hermanas” (metafase II) se orientan hacia cada polo al azar. Eso dará como resultado, luego de la migración en anafase I, diferentes combinaciones de cromosomas no homólogos en los polos. Luego de la migración en anafase II, en los polos, se observarán distintas combinanciones de cromosomas simples no homólogos. Como resultado final de estos procesos aparecerán nuevos tipos gaméticos recombinantes además de los parentales en iguales proporciones. En el siguiente ejemplo se visualizan todas las alternativas posibles de los productos gaméticos generados por recombinación intercromosómica para una célula de un individuo diploide 2n = 4 de genotipo AaBb (Figura 3.12 y 3.13). Figura 3.13: Esquema de recombinación intercromosómica que ocurre durante la meiosis. Se observan en 1 y 2 las posibles coorientaciones en metafase I para dos pares de cromosomas homólogos. Figura 3.12: Esquema de dos pares de cromosomas homólogos con dos genes marcadores 17 Como consecuencia de la recombinación intercromosómica, según lo observado en la figura 3.13, de las dos posibles coorientaciones en metafase I (1 y 2) se obtienen cuatro tipos gaméticos con igual frecuencia: ¼ (opciones de 1 a 4). Tendremos entonces ½ de gametas parentales (opciones 1 y 2) y ½ de gametas recombinantes (opciones 3 y 4). Ejercitación 1) Realice un esquema de una célula en los siguientes estadíos. Especifique cual es el 2n y el n (en los casos posibles) a) Diploide con X=3 en anafase, anafase I y anafase II b) Triploide con X=4 en metafase c) Tetraploide X=2 en telofase, telofase I y telofase II d) Haploide con X=5 en profase 2) El siguiente esquema cromosómico genético corresponde a una cigota (número somático 2n = 4) originada por el cruzamiento de dos individuos con genotipos AADD y aadd respectivamente: a) Realice los esquemas cromosómico-génicos correspondientes a los estadíos de metafase y anafase, y los de los productos resultantes de la mitosis en el individuo AaDd. b) Explique la razón por la cual los productos de este tipo de división son genéticamente idénticos entre sí y a la célula madre. 3) A partir del individuo obtenido en el punto anterior (AaDd) represente los estadíos de paquinema, metafase I, anafase I y anafase II de la meiosis, considerando que ocurre un crossing-over entre cada uno de los genes y el telómero adyacente. a) Indique las clases gaméticas resultantes. b) Especifique las gametas en las que se recombinó la información que recibió este individuo de sus padres. c) ¿A través de qué evento o fenómeno se formaron las gametas recombinantes? d) ¿En qué proporción aparecen las gametas parentales y las recombinantes? e) 4) Considerando ahora 2 genes marcadores en cada par de cromosomas homólogos tal como se indica en el siguiente esquema: 18 a) Esquematice los estadíos de paquinema, metafase I, anafase I y anafase II, si ocurre un crossing-over entre los genes marcadores A y B y entre el gen E y el telómero. b) ¿cuáles son las clases gaméticas? c) ¿Se alteró el número de cromosomas de las gametas? d) ¿Se alteró el número de clases gaméticas? e) Responda a las preguntas b, c y d considerando la ocurrencia de un crossing-over entre los genes marcadores de ambos pares de cromosomas homólogos. f) ¿Cuál fue el fenómeno que causó un aumento de la diversidad gamética? 5) En una planta de maíz determinada, uno de los miembros de un par de cromosomas homólogos (décimo par) posee un cromómero (abultamiento de una región del cromosoma) y el otro no. Un segundo par de cromosomas homólogos (sexto par) también muestra diferencia entre sus dos miembros, ya que uno de ellos presenta un satélite y el otro carece de él. Esquematice los posibles tipos de gametas que se producirán en la meiosis. 6) Indique las clases gaméticas y las frecuencias que puede dar cada uno de los siguientes genotipos. En el caso de genotipos con dos o más genes, considere genes de segregación independiente. a) A1 A1 b) C1 C2 c) A1 A1 B2 B2 d) A1 A1 D1 D2 e) C1 C2 R1 R2 7) Indique cuántas cromátidas componen un cromosoma en los siguientes estadios del ciclo celular:a) Metafase I b) Anafase I c) Metafase II d) Metafase mitótica e) Telofase II f) Profase mitótica g) Anafase mitótica h) Profase I 8) Indique las diferencias de: a. La Metafase mitótica versus la Metafase I b. La Anafase mitótica versus la Anafase I c. Los productos mitóticos versus los productos meióticos. Bibliografía ● Curtis, H, Barnes, NS, Schnek, A, y Massarini, A. 2008. Biología 7ª edición en español. Editorial: Médica Panamericana. ● Curtis, H, Barnes, NS, Schnek, A, y Flores, G. 2000. Biología 6ª edición en español. Editorial: Médica Panamericana.
Compartir