1 Célula eucariota Se denominan como eucariotas a todas las células con un núcleo celular delimitado dentro de una doble capa lipídica: la envoltura nuclear, además que tienen su material hereditario, fundamentalmente su información genética.

2 Origen de la célula Eucariotica A partir de una célula procariotica (LUCA) que ha sufrido unos pliegues de su membrana celular que han originado una membrana nuclear. El desarrollo de esta membrana origina una compartimentación que permite la especialización funcional de los orgánulos. La evolución de estos sistemas de membrana pudo realizarse de dos formas: a) A partir de invaginaciones de la membrana celular, que habrían dado lugar a la membrana nuclear, el retículo endoplasmatico, el aparato de Golgi, los endosomas y los lisosomas. b) A partir de relaciones de simbiosis entre primitivas células eucarioticas y bacterias (Teoría endosimbionte de Lynn Margulis) que fueron fagocitadas, el hecho de que tanto mitocondrias como cloroplastos tengan una membrana doble, un genoma propio y ribosomas bacterianos.

3 Origen de la célula Eucariotica Teoría endosimbiotica

4 Estructura de la célula eucariotica Para su estudio clásico la célula eucariotica se divide en membrana, citoplasma (con los orgánulos) y núcleo.

5 Estructura de la célula eucariotica, membrana citoplasmática Rodea a la célula, pero permite el intercambio de sustancias con el medio. Químicamente esta formada por: a)Lípidos b)Proteínas c)Glúcidos Que se disponen según el Modelo del mosaico fluido, propuesto por Singer y Nicolson en 1972 La membrana es una bicapa de lípidos orientados, su parte polar hacia el agua (interior y exterior) y su parte no polar hacia el interior de la membrana. Entre la capa de lípidos hay proteínas y glúcidos Estructura de la membrana plasmática

6 Composición química de la membrana plasmática a)Lípidos: hay presentes tres tipos; fosfolípidos, glucolipidos y esteroles. La fluidez de la membrana es una de las características más importantes de la membrana y depende de tres factores: Temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura. Naturaleza de los lípidos, los insaturados favorecen la fluidez Colesterol, reduce la fluidez. La bicapa de lípidos no es una estructura estática, presentan varios tipos de movimiento El movimiento Flip – flop lo realizan unas enzimas llamadas Flipasas

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8 Composición química de la membrana plasmática b) Proteínas: proporcionan a la membrana funciones especificas y son especificas de cada especie, tienen un movimiento de difusión lateral. Se clasifican en: * Transmembranales o intrínsecas, atraviesan la bicapa de lípidos. * Periféricas o extrínsecas, están situadas a un lado de la membrana.

9 Composición química de la membrana plasmática c) Glúcidos: en su mayoría son oligosacaridos unidos covalentemente a las proteínas y a los lípidos, solo se encuentran en la cara externa, el conjunto de glúcidos de la membrana se le denomina Glucocalix, tiene las siguientes funciones: Interviene en el reconocimiento celular. Sirve para reconocer sustancias que la célula incorpora (incluyendo algunos virus) por fagocitosis o pinocitosis. Confiere propiedades inmunitarias, como en los eritrocitos.

10 Fisiología de la membrana citoplasmática 1.- Receptores de membrana, permiten a la célula reaccionar frente a algunos estímulos, bien sean hormonas, neurotransmisores … a estas moléculas se les denomina primer mensajero, al reaccionar con su receptor de membrana inducen en este un cambio de conformación que sirve para activar al segundo mensajero, que activa o inhibe alguna reacción bioquímica. El principal mensajero secundario es el AMPc

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12 Fisiología de la membrana citoplasmática 2.- Intercambio de sustancias, puede ser de dos tipos. 2.-a.- Transporte de sustancias de poca masa molecular. 2.-b.- Transporte de macromoléculas.

13 Fisiología de la membrana citoplasmática 2.-a.- Transporte de sustancias de poca masa molecular. Podemos distinguir dos modelos: * Transporte pasivo Se efectúa siempre a favor de un gradiente y por tanto sin consumo de energía. Transporte activo Se realiza en contra de un gradiente y por lo tanto implica un gasto de energía Gradiente Químico

14 Fisiología de la membrana citoplasmática Transporte pasivo: ** Difusión simple, atraviesan la membrana sustancias solubles como O 2, CO 2, urea son sustancias sin carga, los iones entran en la célula a través de “proteínas canal” ** Difusión facilitada, se transportan moléculas polares como glúcidos, aminoácidos, nucleótidos etc. se realiza por medio de las proteínas transportadoras o carriers.

15 Fisiología de la membrana citoplasmática Transporte activo, se realiza contra un gradiente y esto supone un gasto de energía. Un ejemplo es la Bomba de Sodio - Potasio, es la responsable del potencial de membrana, que es la diferencia de carga eléctrica entre los dos lados de la misma, el exterior de la membrana es positivo y el interior negativo. La bomba mantiene el potencial bombeando tres iones de sodio al exterior y bombeando dos iones de potasio al interior

16 Fisiología de la membrana citoplasmática 2.-b.- Transporte de macromoléculas. Hay tres mecanismos: a)Endocitosis b)Exocitosis c) Transcitosis En cualquiera de los tres es muy importante la formación de vesículas revestidas, se observan rodeadas por filamentos de una proteína llamada clatrina. Revestimiento de Clatrina

17 Fisiología de la membrana citoplasmática a.- Endocitosis: una célula capta sustancias del medio mediante una invaginación de la membrana, si la partícula es liquida hablamos de una variedad llamada pinocitosis. La endocitosis mediada por receptor es un mecanismo por el cual solo se endocita la sustancia sensible al receptor, se incorporan moléculas de gran tamaño como la insulina, es una forma de endocitosis típica de las células del sistema inmune.

18 Fisiología de la membrana citoplasmática b.- Exocitosis: el proceso por el cual las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son vertidas al exterior de la célula (secreción celular), en este proceso es necesaria la presencia de Calcio y de las proteínas Anexinas y Calmodulina. c.- Transcitosis: es un conjunto de fenómenos que permite a una sustancia atravesar el citoplasma celular, implica un proceso de endocitosis y otro de exocitosis, se produce en las células endoteliales que constituyen los capilares sanguíneos.

19 Fisiología de la membrana citoplasmática

20 3.- Interacción célula – célula: en los organismos tanto animales como vegetales las células se unen formando tejidos, se unen mediante modificaciones de su membrana, según su extensión se distinguen dos tipos: * Tipo zónula, afecta a todo el contorno de la célula, se puede encontrar en las células del epitelio intestinal (uniones estrechas). * Tipo mácula, solo afecta a una parte concreta de la membrana, se encuentra en las células epidérmicas.

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22 Fisiología de la membrana citoplasmática Atendiendo a su estructura y función se diferencian tres tipos: Uniones comunicantes Uniones estrechas Uniones adherentes o desmosomas. Uniones comunicantes: en ellas hay un pequeño espacio intercelular, las membranas celulares no se tocan y se permite el paso de pequeñas moléculas, podemos diferenciar dos tipos: Sinapsis químicas, entre dos neuronas separadas por la hendidura sináptica donde la neurona presinaptica libera por exocitosis los neurotransmisores. Uniones en hendidura o de tipo GAP, la unión se realiza mediante conexones que son estructuras formadas por la asociación de seis moléculas de la proteína conexina dejando en el centro un canal. Los conexones permiten el paso de sustancias entre las dos células, se encuentran en células musculares lisas …

23 Fisiología de la membrana citoplasmática Uniones estrechas: son regiones de la membrana que no permiten el paso de cualquier molécula, no hay espacio intercelular, se encuentran en las células endoteliales de los vasos sanguíneos y en los hepatocitos. Las proteínas implicadas en este tipo de unión son las Claudinas, las Ocludinas y las denominadas ZO.

24 Fisiología de la membrana citoplasmática Uniones adherentes o desmosomas: las membranas de las células se juntan pero no se fusionan quedando un espacio intercelular, todas las uniones adherentes presentan una estructura similar que consta de dos partes: Una proteína transmembrana, en el caso de uniones célula – célula es una cadherina, si la unión es célula – matriz es una integrina. Unas proteínas de unión, entre las proteínas transmembrana y el citoesqueleto. Hay tres tipos de desmosomas: Desmosomas en banda o zónulas adherentes Hemidesmosomas Desmosomas puntiformes

25 Fisiología de la membrana citoplasmática Desmosomas en banda o zónulas adherentes se encuentran en el polo apical de las células apicales, las moléculas de cadherina se unen a los filamentos de actina del citoesqueleto por enlaces de la proteína catenina. Hemidesmosomas: se encuentran entre el polo basal de una célula epitelial y la matriz extracelular, su estructura corresponde con la de medio desmosoma. Desmosomas puntiformes o máculas adherentes: presentan una estructura denominada placa desmosomal, constituida por dos proteínas, desmoplaquina y placoglobina, se encuentran en los epitelios

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29 Citoplasma El medio intracelular esta formado por una solución liquida denominada hialoplasma o citosol y unos orgánulos este conjunto recibe el nombre de citoplasma. El citosol está formado básicamente de agua, también se encuentran, proteínas, glúcidos, iones, ATP etc.. La variación que presenta el citosol en cuanto a su cantidad de agua hace que puede presentar dos estados físicos uno de consistencia viscosa (gel) otro de consistencia fluida (sol). El citosol es muy importante en el movimiento celular.

30 Citoplasma Funciones: 1.- Regula el pH intracelular 2.- Es el espacio donde se realizan importantes reacciones metabólicas como: Glucogenogénesis, síntesis del glucógeno Biosíntesis de aminoácidos Síntesis de proteínas Glucolisis Fermentaciones

31 Citoesqueleto Es el conjunto de filamentos proteicos situados en el citosol que pueden formar estructuras reticulares y que contribuyen a la forma de la célula, su organización interna y a su movimiento. El citoesqueleto está formado por: a)Microfilamentos de actina b)Filamentos intermedios c)Microtúbulos.

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34 Citoesqueleto a)Microfilamentos de actina, tienen la peculiaridad de polimerizarse o despolimerizarse. La actina se presenta de dos formas: Actina G, es casi el 50% de la actina de la célula, es una proteína globular asociada a otra proteína llamada profilina que evita su polimerización. Actina F, es un polímero formado por dos cadenas de actina G, se denomina actina polimerizada. También hay otras proteínas implicadas: Proteínas estructurales, unen los filamentos de actina formando haces, como la fimbrina Proteínas reguladoras, regulan la relación entre actina y miosina (contracción muscular) un ejemplo es la tropomiosina

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36 Citoesqueleto Funciones de los microfilamentos de actina. Contracción muscular Formar el esqueleto de las microvellosidades Cariocinesis celular Movimiento ameboide

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38 Citoesqueleto b) Filamentos intermedios, su diámetro es intermedio entre los tres se encuentran en todas las células eucarioticas están formados por proteínas fibrosas, se presentan varias clases, las más importantes son: Filamentos de queratina, son llamados tonofilamentos, se localizan en las células epiteliales. Neurofilamentos, se localizan en las neuronas. Filamentos de vimentina, se encuentran en las células mesenquimáticas como los fibroblastos, los fibrocitos, los condroblastos …

39 Citoesqueleto Los filamentos intermedios realizan funciones estructurales y mantienen la forma de la célula. Filamentos intermedios formando redes que rodean al núcleo

40 Citoesqueleto c) Microtúbulos, no son estructuras estables se pueden formar o destruir, están formados por trece subunidades o protofilamentos. Constituidos por una proteína llamada tubulina, hay dos tipos: Alfa tubulina y Beta tubulina, que se asocian formando dímeros, estos dímeros se unen para formar un protofilamento.

41 Citoesqueleto Las funciones de los microtúbulos son entre otras: Formación del Huso Mitótico, se encarga de organizar el movimiento de los cromosomas. Transporte intracelular, como pueden ser las vesículas cargadas con neurotransmisores. Movimientos celulares, implicados en la formación de pseudópodos y constituyen el armazón de cilios y flagelos. Microtúbulos en sección transversal

42 Centrosoma Es característico de las células animales no se presenta en las células vegetales. Está formado por dos centriolos rodeados por material electrónicamente denso, a este conjunto se le denomina, Centro Organizador de Microtúbulos. Cada centriolo esta formado por nueve grupos de tres microtúbulos formando una estructura 9 + 0 Los tres microtúbulos se denominan A, B y C los tripletes están unidos por la proteína nexina. Del Centrosoma derivan todas las estructuras celulares formadas por microtúbulos, como los flagelos, cilios o huso mitótico. En las células vegetales que no tienen centrosoma los microtúbulos se forman a partir de una zona difusa

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45 Cilios y flagelos Son derivados de los centriolos, los cilios son cortos y numerosos los flagelos escasos y largos. Estructura: a)Tallo o axonema, en un corte transversal presenta una estructura 9 +2, esto es nueve pares de microtubúlos periféricos y un par central. Los microtubúlos centrales son completos, los microtubúlos laterales uno es completo y el otro no. El micro túbulo completo A (incompleto o B) tiene dos brazos formados por la proteína dineina, las parejas de microtubúlos se unen por otra proteína denominada nexina

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48 Cilios y flagelos b) Zona de transición, es la base del cilio o flagelo, aquí desaparecen los túbulos centrales y aparece la placa basal que conecta la base del cilio o flagelo con la membrana plasmática. c) Corpúsculo basal, presenta una estructura 9 + 0 igual que el centriolo. d) Raíces ciliares, son unos filamentos cuya función está relacionada con el movimiento de cilios. Los cilios y flagelos están implicadas en el movimiento de la célula.

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50 Ribosomas Están formados por ARNr y proteínas. Se pueden encontrar: Libres en el citoplasma, pueden estar unidos entre sí y se denominan polirribosomas. Adheridos a la capa externa del retículo endoplasmatico. Libres en la matriz de mitocondrias y cloroplastos. Presentan dos subunidades una grande y otra pequeña, cada ribosoma se caracteriza por presentar un coeficiente de sedimentación distinto en las células procarioticas es de 70S y en las eucarioticas de 80S. Su función principal es la síntesis de proteínas.

51 Inclusiones Son sustancias inertes de naturaleza variable que se encuentran en el citoplasma. En las células animales encontramos inclusiones de, glucógeno, pigmentos (melanina), lípidos y sustancias cristalinas como los cristales de Reinke que se forman en las células de Leydig de los testículos. En las células vegetales se pueden encontrar sales cristalizadas de oxalato cálcico, formándose unas estructuras denominadas drusas y ráfides, son frecuentes también las inclusiones de almidón

52 Pared celular Es una cubierta externa que actúa como “exoesqueleto” se presenta en células vegetales y hongos. Composición química: principalmente está formada por polisacáridos, en los hongos es la quitina, en las algas y plantas es la celulosa y en menor cantidad hemicelulosa y pectina

53 Pared celular Estructura: a)Lámina media, se localiza entre las láminas primarias, menos en los lugares donde se encuentran los plasmodesmos, que son puentes de comunicación entre células. Principalmente está compuesta fundamentalmente por pectina b) Pared primaria, típica de las células en crecimiento, es muy delgada, esta compuesta de celulosa y hemicelulosa c) Pared secundaria, formada por pectina y celulosa (más abundante) muchas contienen también lignina

54 Matriz extracelular Es el medio en que viven las células, se pueden encontrar, proteínas fibrosas (elastina y colágeno) glucoproteínas (fibronectina y laminina) y proteoglucanos, que presentan una cadena polipeptidica a la que se unen polímeros de un disacárido (ácido hialuronico). La función más importante de la matriz es mantener a las células unidas.

55 Retículo Endoplásmatico Es una red de túbulos ramificados y sacos aplanados que se distribuyen por el citosol y están interconectados entre sí. Hay dos tipos: a)Retículo Endoplasmatico Liso (REL) b)Retículo Endoplasmatico Rugoso (RER), presenta ribosomas.

56 Retículo Endoplásmatico Funciones: a)Retículo Endoplasmatico rugoso, síntesis de proteínas b)Glicosilación de proteínas, añadir azúcares a proteínas sintetizadas c)Síntesis de Lípidos. d)Acumula Calcio e)Esta implicado en la detoxificación de compuestos tóxicos, transformándolos en sustancias hidrosolubles

57 Aparato de Golgi Esta constituido por una o varias unidades de sáculos aplanados denominada dictiosoma. Es un orgánulo asimétrico, presenta una cara proximal o cara cis que tienen una forma convexa y esta relacionada con el retículo endoplasmatico y una cara distal o trans que esta relacionada con la secreción.

58 Aparato de Golgi Funciones: Las proteínas no marcadas con azucares son transportadas al Aparato de Golgi por vesículas de transporte. a)Glicosilación de las proteínas b)Glucosilación de lípidos c)Formación del tabique telofásico en las células vegetales d)Formación del acrosoma del espermatozoide

59 Lisosomas Contienen en su interior enzimas digestivas. Se forman en el Retículo Endoplasmatico y se empaquetan en el Aparato de Golgi y se denominan lisosomas primarios. Los lisosomas actúan como un sistema digestivo celular digiriendo el material nutritivo cogido del exterior por fagocitosis o pinnocitosis. Cuando la célula coge por fagocitosis se forma una estructura denominada fagosoma, el lisosoma primario se une con el fagosoma formando un orgánulo denominado lisosoma secundario. Se llama autofagia si el material que se va a digerir es una parte de la propia célula. La acumulación de cristales de urato en los lisosomas causa la enfermedad denominada gota

60 Peroxisomas Contienen muchas enzimas implicadas la oxidación de los ácidos grasos, el ciclo del glioxilato y la fotorrespiración son capaces de realizar reacciones de oxidación en las que se libera agua oxigenada (peróxido de hidrogeno) que gracias a la enzima catalasa se rompe en agua más oxigeno Esta implicado en la detoxificación de sustancias toxicas sobre todo en el hígado y riñón. En las semillas los peroxisomas llevan a cabo el ciclo del glioxilato que consiste en la conversión de los ácidos grasos en glúcidos, a estos peroxisomas se les llama glioxisomas

61 Vacuolas Son compartimentos separados del citosol separados por una membrana (membrana tonoplástica) pueden llegar a ocupar hasta el 95% del volumen celular se forman por fusión de vesículas procedente del Retículo y del Aparato de Golgi, no son exclusivas de las células vegetales pero aquí son más abundantes. Funciones: a)Mantienen la turgencia celular, el agua entra dentro de las vacuolas para igualar las concentraciones b)Digestión celular, en las células vegetales colaboran en la digestión gracias a las enzimas hidrolasas ácidas c)Almacenamiento de sustancias, sobre todo el células vegetales, sustancias de desecho como el caucho o el opio, sustancias de reserva como proteínas, otras sustancias como pigmentos, que atraen a los insectos o alcaloides venenosos (nicotina) que alejan a los depredadores

62 Mitocondria Estructura: a)Membrana externa, la estructura es igual a las demás membranas celulares, entre las proteínas hay enzimas implicadas en el metabolismo de lípidos y proteínas, son las porinas que forman canales y permiten el paso de moléculas de gran peso molecular b)Espacio entre membranas, tiene enzimas que fosforila al AMP (adenilato ciclasa) c)Membrana interna, presenta unos pliegues hacia el interior denominados crestas, abunda mucho la cardiolipina y casi no tienen colesterol, se encuentran una gran variedad de proteínas implicadas en procesos metabólicos

63 Mitocondria d) Matriz, tiene una consistencia de gel por una alta concentración de proteínas, en la matriz se encuentra una molécula de ADN, ribosomas (parecidos a los bacterianos) y enzimas. e) Partículas elementales o F, están en la cara interna de las crestas, son enzimas ATP sintetasa, presentan una cabeza F y una base Fo

64 Mitocondria Funciones: es el orgánulo donde se realizan todos los procesos asociados a la respiración a)En la matriz, oxidación de los ácidos grasos y ciclo de Krebs. b)En las partículas F, la síntesis de ATP (fosforilación oxidativa) c)Membrana interna, cadena respiratoria

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66 Plastos Son exclusivos de las células vegetales, se dividen en dos grupos: 1.- Leucoplastos, sin pigmentos almacenan diversas sustancias, almidón (amiloplastos), grasas (oleoplastos) y proteínas (proteoplastos) 2.- Cromoplastos, contienen pigmentos, clorofila con un color verde (cloroplastos) y ficoeritrina con un color rojo ( rodoplastos)

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68 Cloroplastos Estructura: a)Membrana interna y externa, semejante al resto de las membranas, la externa es más permeable a las grandes moléculas. b)Tilacoides, son unos sáculos apilados formando unas estructuras denominadas grana. c)Estroma, con una molécula de ADN y ribosomas

69 Cloroplastos Función: 1.- Fotosíntesis, las reacciones dependientes de la luz (fase luminosa) se llevan a cabo en el tilacoide, la fase oscura se realiza en el estroma. 2.- Reducción de nitratos a nitritos y de nitritos a amoniaco para sintetizar aminoácidos y nucleótidos

70 Núcleo Presente en todas las células eucarioticas, excepto en los glóbulos rojos de los mamíferos. La mayoría de las células solo tienen un núcleo (Células mononucleadas) hay células plurinucleadas que se puede formar por: Divisiones sucesivas de un núcleo sin división celular, dando lugar a un plasmodio. Fusión de varias células mononucleadas formando un sincitio Estructura del núcleo. Envoltura nuclear Matriz o nucleoplasma Nucléolo

71 Núcleo Envoltura nuclear o membrana nuclear, es una doble membrana con un espacio intermembranoso. Presenta unos poros que regulan el paso de moléculas con el citosol.

72 Nucleoplasma Está situado en el interior del núcleo se pueden diferenciar varios componentes: Gránulos de intercromatina, contiene ribunucleoproteína y enzimas Gránulos de pericromatina, se localizan en la periferia de la cromatina y están formados por ARNr Nucleoplasma teñido de naranja

73 Nucléolo Presenta un componente filamentoso denominado nucleolema, solo es visible durante la interfase. Función: En el nucléolo se realiza la síntesis del ARNr y el empaquetamiento de las subunidades del ribosoma

74 Cromatina Se puede definir como la unión de ADN y proteínas formando una estructura compacta, se pueden observar dos tipos de cromatina: a)Eucromatina, es la más abundante en la interfase, presenta menos compactación. b)Heterocromatina, presenta un mayor grado de compactación y aparece en la interfase como agrupaciones condensadas y teñidas La cromatina presenta proteínas de dos tipos: 1.- Histonas, son proteínas muy básicas debido a la abundancia de arginina y lisina se han descrito cinco clases, H1, H2A,H2B, H3 y H4. 2.- No histonicas, se presentan en un número muy alto están implicadas en la transcripción, la replicación y la regulación. Cromatina

75 Estructura: es semejante a un “collar de cuentas”, cada cuenta recibe el nombre de nucleosoma, cada uno está formado por un octámero de histonas (2HA, 2HB, 2H3 y2H4) y un fragmento de ADN que lo rodea (200pb) La histona H1 se sitúa entre los fragmento de ADN que unen los nucleosomas

76 Cromatina La fibra de cromatina tiene una estructura plegada en forma de solenoide con distinto grado de espiralización. En el primer grado las fibras cromatinicas se compactan hasta presentar un diámetro de 30nm. La espiralización de segundo grado puede llegar a un diámetro de 300 nm. El siguiente paso es la compactación de la cromatina para formar los cromosomas

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78 Cromosomas Son el resultado del proceso de compactación de la cromatina. Estructura de un cromosoma metafasico: a)Esta constituido por dos cromatidas como resultado del proceso de replicación del ADN, las cromatidas están unidas por un punto que se denomina centrómero. b)Centrómero o constricción primaria, divide al cromosoma en dos brazos que pueden ser iguales o no, los centrómeros contienen heterocromatina constitutiva es decir cromatina genéticamente inactiva. El cinetocoro es una estructura situada a los lados del centrómero es el punto desde el que se sintetizan los microtubúlos implicados en separar a los cromosomas en la división

79 Cromosomas c) Constricción secundaria, son zonas más estrechas que se localizan en los brazos están relacionados con la formación del núcleolo. d) Telómeros, son estructuras protectoras situadas en los extremos del cromosoma, presentan una secuencia muy repetida de nucleótidos (TTAGGG), son muy importantes en la duplicación del cromosoma y protegen al cromosoma de las nucleasas e) Bandas, son fragmentos de cromatina que experimentan diversos grados de tinción y que permiten identificar a cada cromosoma.

80 Cromosomas Clasificación, el criterio más importante es la posición que ocupa el centrómero, se distinguen cuatro tipos: Metacentrico, en centrómero esta situado en el medio, los brazos son de igual longitud. Submetacentrico, la posición del centrómero no es central, los brazos son ligeramente diferentes. Acrocéntricos, la diferencia de tamaño entre los brazos es muy grande Telocéntrico, son cromosomas con un solo brazo

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82 Cromosomas El número de cromosomas es constante para cada especie, la mayoría de los seres vivos son diploides (2N) tienen en sus células dos juegos de cromosomas, los óvulos y espermatozoides son haploides (N). Al conjunto de todos los cromosomas de una célula se le denomina cariotipo. Los cromosomas pueden ser somáticos o autosomas, cuando son comunes en los dos sexos y cromosomas sexuales, responsables de determinar el sexo

83 Cariotipo

84 Cromosoma politénico Las células de las glándulas salivares de los insectos del orden de los Dípteros presentan núcleos que se hallan en una interfase permanente. Los cromosomas sufren rondas repetidas de duplicaciones pero sin separarse, proceso conocido como endomitosis

85 Ciclo Celular La célula puede encontrar en interfase o en división. En interfase la célula realiza sus funciones biológicas (Procesos metabólicos, síntesis de compuestos etc.), en división (mitosis) toda la célula se dedica únicamente a la división. El periodo de interfase se subdivide en tres fases: G1, (del ingles Gap) dura aproximadamente 4 horas S, se produce la duplicación del ADN dura 9 horas G2, dura hasta que empieza la mitosis unas 4 horas La mitosis puede tener una duración de 1 hora

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87 Ciclo Celular El ciclo celular está controlado por unas proteínas denominadas ciclinas, estas se unen a una enzima del tipo quinasa (Cdk) hay cuatro tipos de ciclinas A, B, d y E

88 Mitosis La mitosis o cariocinesis tiene por objeto el reparto equitativo del material genético que se ha duplicado en la fase S La mitosis se divide para su estudio en cuatro fases: Profase Metafase Anafase Telofase

89 Mitosis Profase: se inicia con la visualización de los cromosomas. * Desaparece el nucléolo, los cromosomas asociados al nucléolo aparecen menos condensados, el ADN de estas regiones, recibe el nombre de organizador nucleolar. En las células animales los centriolos se duplican y migran hacia el polo de la célula. Se organiza un sistema de microtúbulos entre los dos centriolos y se forman el huso acromatico y los ásteres. En las células vegetales que no tienen centriolos los microtúbulos se organizan en una región del citoplasma (zona clara) Desaparece la membrana nuclear. Cada cromosoma está formado por dos filamentos de ADN idénticos que se denominan cromatidas. Los cromosomas quedan unidos al huso mediante los microtúbulos cinetocóricos

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91 Mitosis

92 Metafase: Los cromosomas migran hacia el plano ecuatorial formando la denominada placa metafásica, se duplican los centrómeros y empiezan a separarse las cromatidas de cada par que constituyen los cromosomas hijos Para preparar un cariotipo, el proceso de división celular se interrumpe en la metafase, añadiendo colchicina, una droga que evita los siguientes pasos de la mitosis, ya que interfiere con los microtúbulos del huso Después del tratamiento y de la tinción, los cromosomas se fotografían, se amplía la fotografía, se los recorta y se los ordena de acuerdo con su tamaño.

93 Mitosis Anafase: se separan los dos cromosomas hijos (formados cada uno por una cromatida) por acortamiento de las fibras del huso acromatico. Telofase: cada juego de cromosomas hijos se halla situado en las proximidades de un polo del huso, desaparecen los microtúbulos del huso y los ásteres. Empieza a formarse las nuevas envolturas nucleares, aquí finaliza la división del núcleo

94 División del citoplasma o citocinesis a) Células animales, en la parte ecuatorial se produce un estrechamiento denominado surco de segmentación que esta originado por un anillo de actina y miosina, el anillo se estrecha hasta que se originan las dos células.

95 División del citoplasma o citocinesis b) La mitosis en células vegetales recibe el nombre de anastral, entre las dos células hijas se forma un tabique por alineación de unas vesículas originadas en el Aparato de Golgi que acaban fusionando sus membranas y forman un tabique denominado fragmoplasto, entre las dos células hay unos puentes citoplasmáticos denominados plasmodesmos. Los extremos del fragmoplasto acaban fusionandose con la membrana celular, quedando un espacio vacio entre ambas células en la que se deposita pectina y constituye la lamina media Fragmoplasto

96 Reproducción asexual o vegetativa Solo hay un progenitor los descendientes son idénticos, un individuo puede producir gran cantidad de descendientes hay varios tipos de reproducción asexual: a) Bipartición, la unidad reproductora es toda la célula, la reproducción se realiza por división celular, se da en bacterias.

97 Reproducción asexual o vegetativa b) Gemación, se presenta en diversos tipos de organismos como levaduras, esponjas etc. tras la división del núcleo el citoplasma se divide de forma desigual, las dos células hijas difieren mucho en el tamaño, una de ellas se denomina yema y de ella se puede desarrollar un nuevo individuo.

98 Reproducción asexual o vegetativa c) Esporulación, es una serie de divisiones sucesivas del núcleo de una célula, posteriormente cada núcleo se rodea de una porción de citoplasma y se aísla por una membrana, las células hijas denominadas esporas se liberan y se desarrollan en condiciones favorables, este tipo de reproducción se da en los esporozoos, hongos y en los vegetales. Algunos microorganismos como bacterias o levaduras forman esporas de resistencia en condiciones ambientales desfavorables

99 Reproducción sexual Intervienen dos individuos de distinto sexo, cada progenitor aporta una célula reproductora haploide o gameto. La fusión de las dos células se denomina fecundación y da como resultado una célula denominada cigoto. La reproducción sexual aporta una variabilidad genetica a la descendencia como consecuencia de: a)La recombinación genetica durante la meiosis b)La distribución al azar de los cromosomas maternos y paternos c)La diferencia entre genes, cada gameto aporta un conjunto de genes diferentes.

100 Meiosis Es un proceso de división del núcleo cuyo objetivo es formar núcleos hijos (N) con la mitad de cromosomas que la célula madre (2N). La meiosis supone dos divisiones sucesivas denominadas primera y segunda división meiotica. La diferencia fundamental es que la profase de la primera división tiene una duración muy larga, los cromosomas homólogos se emparejan e intercambian material genético.

101 Meiosis

102 Etapas. Profase I se suele dividir en cinco subfases. 1.- Leptoteno, los cromosomas se hacen visibles, los filamentos de ADN se condensan, cada cromosoma está formado por dos cromátidas.

103 Meiosis 2.- Cigoteno, se inicia el emparejamiento de los cromosomas homólogos. Cada cromosoma se junta longitudinalmente, gen a gen con su cromosoma homologo, este proceso se denomina sinapsis.

104 Meiosis 3.- Paquiteno, cada que cada par de cromosomas está formado por un tétrada de cromátidas, las cromátidas homologas se unen por unos puntos llamados quiasmas intercambiándose fragmentos de ADN, este proceso recibe el nombre de entrecruzamiento o sobrecruzamiento y como consecuencia del mismo se produce una recombinación genetica del material hereditario.

105 Meiosis 4.- Diploteno, los cromosomas homólogos inician su separación solo permanecen unidos por los quiasmas 5.- Diacinesis, las cromatidas no hermanas permanecen unidas por los quiasmas, desaparece la membrana nuclear, se forma el huso acromático, y se forman las fibras cinetocóricas.

106 Meiosis La recombinación permite la aparición de genotipos diferentes de los parentales y por tanto es un mecanismo que aumenta la variabilidad genética favoreciendo el proceso de selección natural y la evolución

107 Meiosis * Metafase I : los pares de cromosomas homólogos emigran al plano ecuatorial del huso, lo que origina la placa metafásica, formada por pares de cromosomas homólogos. * Anafase I : se separan los cromosomas homólogos, yendo cada uno a un polo de la célula Telofase I: se forman los núcleos de las dos células hijas, habiendo recibido cada una de ellas un solo juego de cromosomas homólogos con dos cromatidas. Citocinesis, se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas que la madre y con dos cromatidas en cada cromosoma

108 Meiosis Segunda división meiótica. Tiene la finalidad de separar las cromatidas de cada cromosoma. El ADN no se duplica Profase II, desaparece la membrana nuclear, se condensan los cromosomas y se forma el huso acromático. Metafase II, los cromosomas se disponen en la plano ecuatorial originando la placa metafasica. Anafase II, se separan las cromatidas de cada cromosoma, emigrando a los polos celulares. Telofase II, se forma la membrana nuclear, se descondensan los cromosomas. Citocinesis, se originan cuatro células hijas cada una con la mitad de cromosomas (N) de la célula madre (2N) y genéticamente distintas ya que algunos de sus cromosomas están recombinados

109 Diferencias entre mitosis y meiosis

110 Formación de Gametos

111 Ovogénesis Los seres humanos llegan a tener siete millones de ovogonias durante la gestación, las ovogonias que sobreviven entran en meiosis y se convierten en ovocitos primarios, empiezan la profase I hasta el diploteno, aquí la meiosis se detiene (dictioteno) por un factor de inhibición, se mantienen así durante unos 50 años. Unos 400 ovocitos maduran con la ovulación, después de esta la miosis se detienen en la metafase II y no se reanudara hasta que un espermatozoide fecunde al ovulo

112 Estructura del óvulo En la periferia del óvulo se localizan los gránulos corticales, son fabricadas en el Aparato de Golgi. Alrededor de la membrana plasmática hay una zona pelúcida que es una membrana elástica y transparente, envuelta por la corona radiada. El núcleo se localiza un polo celular formando la vesícula germinativa, los nucléolos se denominan mancha germinativa

113 Espermatogenesis El citoplasma de la espermatida se pierde, el núcleo se agranda y se transforma en la cabeza del espermatozoide, en su extremo se encuentra una prominencia denominada acrosoma; se forma a partir del Aparato de Golgi, contienen gran cantidad de enzimas que le permiten disolver las membranas del óvulo. Al mismo tiempo se desarrolla la cola, formada por un largo flagelo que arranca de la pieza intermedia, aquí hay muchas mitocondrias que suministran la energía para el movimiento

114 Fecundación Una vez alcanzado el óvulo el espermatozoide perfora las membranas externas por medio de las enzimas secretadas por el acrosoma. Se funden las membranas y el contenido de la cabeza del espermatozoide pasa al interior del óvulo, se activa al óvulo se finaliza la meiosis. Se forma la membrana de fecundación que impide una segunda fecundación. Finalmente el núcleo espermático se une al núcleo del óvulo y se produce la cariogamia o fusión de los núcleos. Los cromosomas se disponen en la placa metafasica para iniciar la primera división mitótica del cigoto

115 Ciclos Biológicos En función en cuando se producen la meiosis y la fecundación los seres vivos presentan un ciclo u otro

116 Ciclo Haplonte La meiosis es cigotica, se produce después de la formación del cigoto, el adulto es haploide, este individuo produce gametos haploides. Este ciclo se da en hongos y algunas algas

117 Ciclo Diplonte El ciclo de los animales y de algunos protistas, la meiosis se llama gamética, ocurre durante la formación de los gametos, tras la unión de los gametos se forma un cigoto diploide que se divide por mitosis y origina un individuo diploide

118 Ciclo Haplodiplonte Lo presentan las plantas, algunas algas y algunos hongos, se caracteriza por una alternancia de generaciones, parte de su ciclo es haploide y parte diploide. El adulto diploide se denomina Esporofito y da origen por meiosis a esporas (N) que dan origen a otra forma adulta (N) llamada gametofito, el Gametofito produce gametos por mitosis que tras su fecundación da lugar a un cigoto diploide que se desarrollara dando lugar a nuevo esporofito