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Departament de Genètica i Microbiologia
Dr. Antonio Barbadilla
Tema 3: Mitosis y Meiosis
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Objetivos temaMitosis y meiosis
Deberán quedar bien claros los siguientes puntos
•Cromosomas: topografía, comparación, idiograma
•Mitosis y meiosis: similitudes y diferencias
•Paralelismo entre la conducta de los cromosomas en la meiosis y las leyes de Mendel
•La teoría cromosómica de la herencia
•Ciclos biológicos
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El cromosoma eucariótico
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Empaquetamiento del DNA en el cromosoma eucariótico
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Tema 3: Mitosis y meiosis 5
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Topografía de los cromosomas metafásicos
Tamaño del cromosomaPosición del centrómero
Metacéntrico SubmetacéntricoAcrocéntricoTelocéntrico
Distribución de la heterocromatinaEucromatinaHeterocromatina
Distribución (patrón) de bandas: bandas Q (Quinacrina), G
(Giemsa) y R (Giemsa inversa)
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Preparación de cromosomas metafásicos humanos
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Cariotipo - Idiograma
Cariotipo Idiograma
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Fluorescent In-Situ Hybridization (FISH)
FISH de cromosomas humanos – “Chromosome Painting" -> Pintado cromosómico
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Fluorescent In-Situ Hybridization (FISH)
FISH de cromosomas humanos – “Chromosome Painting" -> Pintado cromosómico
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Especie
2n
Ser humano (Homo sapiens) Guisante (Pisum sativum) Mosca fruta (Drosophila melanogaster) Ratón doméstico (Mus musculus) Lombriz intestinal (Ascaris) Paloma (Columba livia) Boa constrictor (Constrictor constrictor) Grillo (Gryllus domesticus) Azucena de trompeta (Lilium longiflorum) Helecho indio (Ophioglossum reticulatum)
46 14 8
40 2
80 36 22 24
1260
Número de cromosomas (2n) de algunas especies
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?¿Cómo se transmiten los cromosomas a las células
hijas
En la década 1870-80, nuevas técnicas citológicas, el desarrollo del
microtomo y de las lentes de inmersión en aceite, condujeron al
descubrimiento de la fecundación, la fusión de los núcleos del óvulo y
del esperma para formar el núcleo del huevo, y la mitosis. En 1884
Carl Nägeli enuncia la teoría del idioplasma, que establece que el
núcleo celular es el vehículo de la herencia. En 1883 van Beneden,
trabajando en el nemátodo Ascaris, descubre la meiosis y reconoce
la individualidad de los cromosomas. T. Boveri, en un programa de
investigación que se inicia en 1888 y acaba en 1909, demuestra que
los cromosomas mantienen su estabilidad entre generaciones. A
partir de 1880 había un acuerdo general que el material hereditario
residía en los cromosomas -a pesar que esto no estuvo
completamente claro hasta 1916.
Historia de la genética: Descubrimiento mitosis y meiosis
Haz clic en el recuadro
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Ciclo celular
Ciclo celular y su relación con la mitosis y meiosis
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Cromosoma metafásicoformado por dos cromátidashermanas: DNA duplicado
El cromosomaen las células hijastras la segregación
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Regla para contar cromosomas y moléculas de DNA
•Número de cromosomas
Número de centrómeros funcionales
•Número de móleculas de DNA
Número de cromátidas
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Mitosis y Meiosis:
La mitosis es la solución al problema de la división celular y la constancia en el número de cromosomas de las célulashijas
La meiosis resuelve el problema de la presencia de dos padres (progenitores) en los organismos sexuales y la constancia del número de cromosomasentre generaciones
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Mitosis
Etapas de la mitosis
Interfase Profase Metafase
Anafase Telofase
Animación de la meiosis
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Meiosis y entrecruzamiento
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Fuerza motora de la segregación
Imagen de célula humana con microtúbulos en verde, cromosomas (DNA) en azul, y cinetocoro en rojo
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Mitosis vs
Meiosis
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Mitosis vs Meiosis
•Conservativa (2n) -> (2n)
•Una división (2 células hijas)
•No suele haber apareamiento de cromosomas homológos(y no quiasma)
•Células no gaméticas
Mitosis Meiosis
•Reductiva (2n) -> (n)
•Dos divisiones (4 células hijas)
• Apareamiento cromosomas homológos (y quiasma -> entrecruzamiento)
•Células gaméticas
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La conducta paralela de los genes y cromosomas
•Los genes y los cromosomas ocurren a pares
•Tanto los alelos como los cromosomas homólogos segregan en la proporción 1:1 en los gametos
•Genes distintos y pares distintos de cromosomas homólogos segregan independientemente
En 1902 Walter Sutton se percató de que la segregación de los factores mendelianos (alelos) era consistente con la segregación de los cromosomas durante la meiosis
Sutton, W. S. 1903. The chromosomes in heredity. Biological Bulletin, 4:231-251
En la primera década del siglo XX se produce la síntesis de los trabajos genéticos (de hibridación
experimental) y citológicos. Esta síntesis simboliza la mayoría de edad de la Genética, iniciándose
como ciencia propia e independiente. El siglo empieza con el redescubrimiento de las leyes de
Mendel por los trabajos de 3 botánicos: Carl Correns, Hugo de Vries y Eric Von Tschermak, a
las que el británico William Bateson dará un gran impulso. Se produce una integración inmediata
de los estudios genéticos y citológicos. En 1902, T. Boveri y W. Sutton se percatan, de forma
independiente, de la existencia de un estrecho paralelismo entre los principios mendelianos recién
descubiertos y la conducta de los cromosomas en la meiosis. En 1905 Bateson acuñó (en 1901
había introducido los términos alelomorfo, homocigoto y heterocigoto) el término genética para
designar "la ciencia dedicada al estudio de los fenómenos de la herencia y de la variación". En
1909 el danés Wilhelm Johannsen introduce el término gen como "una palabrita... útil como
expresión para los factores unitarios... que se ha demostrado que están en los gametos por los
investigadores modernos del mendelismo".
Historia de la genética: El nacimiento de la ciencia de la genética al principio del siglo XXHaz clic en el recuadro
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Teoría cromosómica de la herencia
•Los genes se encuentran en los cromosomas
•El lugar que ocupa un gen en un cromosoma se denomina locus (loci)
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La base cromosómica de las leyes mendelianas
•Las leyes de Mendel son un reflejo directo de la conducta de los cromosomas durante la meiosis•El movimiento de los cromosomas determina los alelos que portarán los gametos
•La primera ley de Mendel (segregación 1:1) se explica por la migración aleatoria de los cromosomas homólogos a polos opuestos durante la anafase I de la meiosis•La segunda ley de Mendel (transmisión independiente) se explica por el alineamiento aleatorio de cada par de cromosomas homólogos durante la metafase I de la meiosis
•Las leyes de Mendel se dará en todos aquellos organismos que sufren la reducción meiótica
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Nótese que (1) cada gen tiene cuatro copias debido a que el material genético se ha duplicado para llevar a cabo la mitosis (o la meiosis) y (2) cada alelo de un heterocigoto se encuentra en un cromosoma homólogo
A A a a
Cromosomashomólogos en
metafase
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a
Factores mendelianos Par cromosomas homólogos enmetafase I meiosis
Ley de la segregación 1:1
A
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Factores mendelianos
Cromosomas
A
A
a
a
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A
a
Factores mendelianos Cromosomas
Ley de transmisión independiente
B
b
A
a
b
B
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Teoría cromosómica de la herencia
A
A
a
a
B
B
b
b
Los genes mendelianos residen en los cromosomas y la conducta de éstos durante la meiosis explican las leyes de transmisión mendelianas
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¿Qué organismos presentarán una
herencia mendeliana?
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Las leyes de Mendel se aplicarán a cualquier eucariota que tenga una meiosis regular
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2n2n
Ciclo diploide: mayoría animales
2n
Cigotos
Animaladulto
Meiosis Meiosis
nn Gametos
Las leyes de Mendel se aplicarán a cualquier eucariota que tenga una meiosis regular
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2n
nn
nnnn
Ciclo haploide: hongos
Meiosis
Esporassexuales
Células haploides
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2n
nn
nnnn
Ciclo haplo-diplonte: plantas
Meiosis
Mitosis:esporofitomulticelular
Mitosis:gametofitomulticelular
Esporassexuales
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• En las siguientes direcciones encontrarás animaciones sobre la mitosis y la meisosis
• Ciclo celular y su relación con la mitosis y meiosis (intenta averiguar el número de móleculas de DNA por cada par de cromosomas homólogos en las distintas fases del ciclo celular)
• Animaciones de la Meiosis• Mitosis vs Meiosis (anota y memoriza las diferencias entre ambos procesos)• Cromosomas (id al apartado 6: la interpretación cromosómica de las leyes de
mendel). Observa que la conducta de los cromosomas sólo explica dos leyesmendelianas y no tres
• Lee este interesante ensayo del estudiante Óscar García Blay del curso 2014-15 que propone una nomenclatura para distinguir entre tetroplodía y DNA duplicado en la fase G2 4n vs 2n2c, o tetrapolidía versus DNA duplicado en fase G2 del ciclo celular: una clarificación conceptual
• Practica con los dedos el comportamiento de los cromosomas en la mitosis y la meiosis (como indica la figura)
• Descubre porqué la planta Hieracium pilosella que Nägeli dijo a Mendel de estudiar no seguía la leyes de Mendel
• Practica ejercicios en el aula permanente de genética