TEMA 5: TRANSMISIÓN DEL MATERIAL …cepamarm.es/documentos/AU25-Biologia/Inma-5-Transcripcion-del... · de un organismo se desprende una sola célula. o trozos del cuerpo de un individuo

TEMARIO DE BIOLOGA TEMA 5: TRANSMISIN DEL MATERIAL HEREDITARIO.

1

1. CICLO CELULAR.

TEMA 5: TRANSMISIN DEL MATERIAL HEREDITARIO.

El aumento en tamao de los seres superiores slo es posible por un aumento en el nmero de clulas que los forman. Cuando una clula adquiere un tamao adecuado, se divide para dar dos clulas hijas. E l ciclo celular es un conjunto ordenado de eventos que conducen al crecimiento de la clula y la divisin en dos clulas hijas. Las clulas que no estn en divisin no se consideran que estn en el ciclo celular.

La duracin del ciclo celular es muy variable, dependiendo del tipo de clula, de los nutrientes y de la temperatura. Como ejemplo, en condiciones ptimas de cultivo: en clulas embrionarias de rana dura unos 30 minutos y en clulas epiteliales de intestino unas 12 horas. 1.1. Etapas del ciclo celular.

La clula puede encontrarse en dos estados claramente diferenciados:3

El estado de divisin, llamado fase M. El estado de no divisin o interfase. La clula realiza sus funciones especficas y, si est

destinada a avanzar a la divisin celular, comienza por realizar la duplicacin de su ADN.

http://es.wikipedia.org/wiki/Crecimientohttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulahttp://es.wikipedia.org/wiki/Divisi%C3%B3n_celularhttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulahttp://es.wikipedia.org/wiki/Ciclo_celular#cite_note-paniagua-2#cite_note-paniagua-2http://es.wikipedia.org/wiki/ADN


2

1. INTERFASE: Es la fase ms larga del ciclo celular. Durante esta fase la clula duplica sus componentes y especialmente su material gentico, el ADN, lo cual ocurre en un periodo muy concreto de la interfase llamado fase S. Los periodos anterior y posterior a esta duplicacin del ADN se denominan respectivamente fase G1 y G2.

a) Fase G1: Es la primera fase del ciclo celular. Esta fase prepara a la clula que ha salido de mitosis para que llegue a duplicar su ADN en la siguiente fase. Se produce aumento del tamao celular y del nmero de orgnulos. En cierto momento de esta fase se alcanza el llamado punto R o de no retorno, pasado el cual la clula ya est obligada a completar la totalidad del ciclo celular. Si la clula no sobrepasa ese punto R, puede permanecer indefinidamente en un estado de reposo, llamado fase G0, en el que no se sintetizan protenas cromosmicas ni el ARNm de las mismas. Las clulas que no se dividen nunca, como las neuronas, permanecen de por vida en esta fase G0

b) Fase S: Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la

y se denominan quiescentes.

replicacin o sntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica. Con la duplicacin del ADN, el ncleo contiene el doble de protenas nucleares y de ADN que al principio.

c) Fase G2: Esta fase prepara a la clula para la Fase M, especialmente, el

citoesqueleto y, en el caso de las clulas animales, los centrolos que comienzan a duplicarse. La fase G2 acaba cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la mitosis.

http://es.wikipedia.org/wiki/Replicaci%C3%B3n_del_ADNhttp://es.wikipedia.org/wiki/Replicaci%C3%B3n_del_ADNhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cromosomahttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celular


3

2. MITOSIS. Fase M (mitosis y citocinesis) La mitosis o la reproduccin celular es la funcin ms importante de las clulas. Las clulas se dividen, creando rplicas, para reemplazar a las clulas desgastadas o a las clulas muertas. La mitosis es guiada por los centrolos. Todas las clulas de nuestro cuerpo contienen el mismo ADN, este ADN se transmite durante la mitosis. Cuando ha finalizado la Fase G2, la clula ya ha duplicado el ADN en la Fase S y ha aumentado de masa suficiente. Se dispara una seal de control que introduce a la clula en el proceso de divisin. El ADN comienza su proceso de empaquetamiento sucesivos, hasta que al final de la profase se pueden distinguir los cromosomas. La divisin celular exige por un lado que se divida el ncleo mediante un mecanismo complejo encaminado a mantener constante el nmero de cromosomas de las clulas hijas, pero, por otro lado, se produce tambin una divisin del citoplasma, lo que implica un reparto ms o menos equitativo de los orgnulos celulares, como las mitocondrias o los cloroplastos. Por esta razn es preciso distinguir entre la mitosis o divisin del ncleo, tambin llamada cariocinesis, y la divisin del citoplasma que logra la separacin total de las dos clulas hijas, proceso llamado citocinesis.


4

2.1. Etapas de la mitosis. Con el fin de describir la mitosis, se suelen distinguir 4 fases o etapas: profase,

metafase, anafase y telofase, pero en realidad es un proceso continuo y las 4 se suceden sin que exista un lmite claro entre ellas.

Profase: Se condensan los cromosomas, cada uno se halla partido

longitudinalmente en dos mitades llamadas cromtidas unidas entre s nicamente por la zona correspondiente al centrmero. Al mismo tiempo que ocurre esto, la membrana nuclear se va disolviendo y llega a desaparecer por completo quedando los cromosomas libres en el citoplasma.

Paralelamente tambin ocurren cambios en el citoplasma, sobre todo en el centrosoma. Los centrolos empiezan a separarse y cada uno se dirige hacia un polo de la clula. Entre ellos se desarrolla un haz de finsimas fibras denominado huso acromtico. Esta estructura est perfectamente desarrollada al final de la profase.

Metafase: Durante ella, los cromosomas se alinean en el ecuador del huso. En

este momento, el centrmero se duplica con lo que las dos cromtidas de cada cromosoma quedan completamente independientes.

Anafase: Las cromtidas hermanas se separan sincrnicamente y cada una es

arrastrada por las fibras cinetocricas hacia uno de los polos. Telofase: Los cromosomas se descondensan y se transforman en cromatina

(adquieren el aspecto que tienen en una clula en reposo). Se forma una nueva membrana nuclear y el huso desaparece totalmente.

Citocinesis: Durante la telofase ocurre tambin la divisin del citoplasma o

citocinesis, aunque de forma distinta segn sean clulas vegetales o animales. En las clulas animales el citoplasma se divide en dos mediante un anillo contrctil de actina y miosina, que estrangula la clula para crear dos clulas hijas, cada una con un ncleo.


5


6

2.2. Significado biolgico de la mitosis en organismos unicelulares y pluricelulares.

Todos los organismos vivos utilizan la divisin celular, bien como mecanismo de reproduccin, o como mecanismo de crecimiento del individuo.

Lo seres unicelulares utilizan la divisin celular para la reproduccin y perpetuacin de la especie, una clula se divide en dos clulas hijas genticamente idnticas entre s e idnticas a la original, manteniendo el nmero cromosmico y la identidad gentica de la especie.

En organismos pluricelulares la divisin celular se convierte en un proceso cclico destinado a la produccin de mltiples clulas, todas idnticas entre s, pero que posteriormente pueden derivar en una especializacin y diferenciacin dentro del individuo.

2.3. El cromosoma metafsico. Concepto de cariotipo.

Durante la metafase, el cromosoma alcanza su mximo grado de empaquetamiento; por esto, el cromosoma metafsico es la estructura que presenta mayor inters desde el punto de vista citogentico, ya sea para el estudio de la forma, el tamao y el nmero de cromosomas de cada especie, bien para apreciar posibles malformaciones, etc., aunque desde el punto de vista metablico es inerte, pues tanto la transcripcin como la replicacin se encuentran interrumpidas.

Los cromosomas metafsicos estn compuestos de dos molculas de ADN ya duplicadas, muy condensadas, y que permanecen unidas solamente por el centrmero. Cada una de las molculas de ADN es una cromtida.

El centrmero es la constriccin primaria a la que, en el momento de la mitosis, se une un complejo de protenas llamado cinetforo. El centrmero slo es visible en los cromosomas metafsicos. El centrmero une a los dos filamentos paralelos idnticos que son las cromtidas y es el lugar de insercin de las fibras del huso mittico o microtbulos del huso a ese cromosoma en la metafase, para la separacin de las cromtidas en la anafase de la divisin celular.

http://enciclopedia.us.es/index.php/Crom%C3%A1tidahttp://enciclopedia.us.es/index.php/Huso_mit%C3%B3ticohttp://enciclopedia.us.es/index.php/Metafasehttp://enciclopedia.us.es/index.php?title=Anafase&action=edit&redlink=1http://enciclopedia.us.es/index.php/Divisi%C3%B3n_celularhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Divisi%C3%B3n_celularhttp://enciclopedia.us.es/index.php/Divisi%C3%B3n_celular


7

Segn la posicin del centrmero, los cromosomas se clasifican en:

-Metacntricos: El centrmero, situado hacia la mitad del cromosoma divide a este en dos brazos aproximadamente iguales.

-Submetacntricos: El centrmero divide al cromosoma en dos brazos desiguales.

-Acrocntrico: El centrmero esta cerca de un extremo del cromosoma.

-Telocntrico: El centrmero est en el extremo del cromosoma.

2.4. Cariotipo.

El cariotipo es el ordenamiento de los cromosomas de una clula metafsica de acuerdo a su morfologa. El cariotipo es caracterstico de cada especie, al igual que el nmero de cromosomas; el ser humano tiene 46 cromosomas (23 pares porque somos diploides o 2n) en el ncleo de cada clula, organizados en 22 pares autosmicos y 1 par sexual (hombre XY y mujer XX).

http://es.wikipedia.org/wiki/Cromosomahttp://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulahttp://es.wikipedia.org/wiki/Metaf%C3%A1sicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Diploidehttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Autos%C3%B3mico


8

2.5. Reproduccin asexual.

La reproduccin asexual, tambin llamada reproduccin vegetativa, consiste en que

de un organismo se desprende una sola clula o trozos del cuerpo de un individuo ya desarrollado que, por procesos mitticos, son capaces de formar un individuo completo genticamente idntico a l. Se lleva a cabo con un solo progenitor y sin la intervencin de los ncleos de las clulas sexuales o gametos. En la reproduccin asexual, los hijos son idnticos a los padres puesto que son producidos como resultado de la divisin celular por mitosis. Como consecuencia, la descendencia tiene las mismas ventajas y desventajas que los padres para sobrevivir en el medio, es decir, no se produce variabilidad gentica. Los descendientes producidos por reproduccin asexual forman un clon. Tipos de reproduccin asexual:

http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lulahttp://es.wikipedia.org/wiki/Mitosishttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAcleo_celularhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gameto


9

2.6. La divisin celular procaritica. Los procariotas tienen una organizacin mucho mas simple que la de los eucariotas, los cuales entre otras cosas, tienen muchos mas cromosomas.

El cromosoma procariota es una sola molcula circular de ADN contenida en una regin definida del citoplasma, denominada nucleoide, sin estar separado del mismo por una membrana.

El mtodo usual de duplicacin de las clulas procariotas se denomina fisin binaria. La duplicacin de la clula va precedida por la replicacin del cromosoma bacteriano. Primero se replica y luego pega cada copia a una parte diferente de la membrana celular. Cuando las clulas que se originan comienzan a separarse, tambin se separa el cromosoma original del replicado.

Una consecuencia de este mtodo asexual de reproduccin es que todos los organismos de una colonia son genticamente iguales. Cuando se trata una enfermedad originada en una infeccin bacteriana, una droga que mata a una bacteria matar a todos los miembros de ese clon (colonia).

http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/mitosis.htm#Procariotas#Procariotas


10

3. MEIOSIS. La reproduccin sexual implica la unin de dos clulas de origen distinto, llamadas gametos, para formar otra la clula huevo o zigoto, en la que se encuentra cada gen duplicado: una copia procede de cada progenitor. Este tipo de reproduccin aporta a los individuos una gran ventaja evolutiva; la posibilidad de obtener combinaciones genticas favorables en una sola generacin, al unir los genes de cada uno de los parentales. De este modo, la reproduccin sexual acelera la evolucin. Para que ocurra este tipo de reproduccin, es necesario que en un momento de la vida de un organismo su contenido gentico se reduzca a la mitad, es decir, que una clula diploide, en la que est presente cada gen por duplicado, pase a ser una clula haploide. La meiosis es un proceso en el cual se produce una primera divisin modificada, seguida de una mitosis normal. Entre ambas no hay duplicacin del material hereditario. De este modo, una clula diploide pasa a transformarse en cuatro clulas haploides. En animales y plantas superiores, la mayor parte de las clulas son diploides. La meiosis ocurre cuando se van a formar los gametos.


11

El proceso de la mitosis asegura que no se produzca ningn cambio en el nmero de cromosomas de las clulas hijas con respecto a la clula madre. De este modo una clula madre con 2n cromosomas origina dos clulas hijas con 2n cromosomas tambin. En los organismos con reproduccin sexual se forma un zigoto o clula embrionaria por fertilizacin entre los gametos masculino y femenino. Si estos gametos se formaran por un proceso mittico, el zigoto resultante tendra doble nmero de cromosomas que los organismos progenitores, es decir, 4n cromosomas. Este zigoto, al dividirse (por mitosis) y crecer dara lugar a un organismo que tendra en todas sus clulas 4n cromosomas. Esto contradice la evidencia de que el nmero de cromosomas permanece constante en una especie a lo largo de generaciones. Debe existir por tanto un mecanismo que reduzca el nmero de cromosomas a la mitad en el momento en que se forman los gametos o clulas reproductoras. Este mecanismo es la meiosis.

Se puede definir meiosis como el proceso por el que los cromosomas son separados en las clulas sexuales y su nmero reducido de la condicin de diploide (2n) a la de haploide (n). La meiosis completa consta de dos divisiones sucesivas de la clula madre de las cuales slo la primera es reduccional, mientras que la segunda es mittica normal.


12

1 divisin meitica: Es una divisin reduccional. A partir de una clula madre 2n se

obtienen dos clulas hijas con n cromosomas.

- Profase I: En general, los procesos que ocurren son semejantes a los de la profase mittica: desaparece la membrana nuclear, se separan los centrolos formndose entre ellos el huso acromtico y los cromosomas se hacen visibles como filamentos constituidos por dos cromtidas. La gran diferencia es que en la profase I meitica se produce un apareamiento de cromosomas homlogos, se adosan longitudinalmente uno contra otro, llegando incluso a enroscarse entre s. Este fenmeno se denomina sinapsis y su importancia va ms all del simple apareamiento, puesto que es posible que un fragmento de un cromosoma se intercambie con el mismo fragmento del cromosoma homlogo, hecho que se llama entrecruzamiento y que lleva consigo un intercambio de informacin gentica, es decir, una recombinacin gentica. El conjunto de los dos cromosomas homlogos apareados, cada uno con sus dos cromtidas, recibe el nombre de ttradas.

- Metafase I: Es semejante a la metafase mittica salvo por el hecho de que los cromosomas que se colocan en el plano ecuatorial de la clula formando la estrella madre son en realidad parejas de cromosomas homlogos, es decir, ttradas de cromtidas.

- Anafase: Se diferencia de la anafase mittica en que lo que se separan no son las cromtidas de un mismo cromosoma sino los dos cromosomas homlogos, formados cada uno por dos cromtidas. Es en este momento cuando se produce, por tanto, la reduccin cromosmica, ya que a cada polo de la clula slo va a ir una mitad de cromosomas, pero no una mitad cualquiera sino exactamente un cromosoma de cada pareja de homlogos.

- Telofase I: Se forman las membranas nucleares alrededor de los dos ncleos hijos y se produce la citocinesis o divisin del citoplasma. Cada clula hija recibe n cromosomas formados cada uno de ellos por dos cromtidas hermanas unidas.

2 divisin meitica: Una vez terminada la 1 divisin meitica, se produce una

breve interfase en la que no hay sntesis de ADN. Los cromosomas se descondensan un poco, pero enseguida se condensan de nuevo y empieza la segunda divisin meitica, que es similar a una mitosis normal salvo por el hecho de que el nmero de cromosomas es la mitad (n) que el de una clula normal (2n).


13

Significado de la meiosis

4. HERENCIA MENDELIANA.

: La meiosis produce clulas haploides a partir de clulas diploides y, adems, promueve la variabilidad gentica de los descendientes obtenidos por reproduccin sexual por los siguientes motivos:

Reduce el nmero de cromosomas a la mitad, permitiendo la fecundacin y, por tanto, la combinacin de genes de los dos progenitores. La fecundacin es el proceso mediante el cual los gametos masculino y femenino se fusionan, iniciando el desarrollo de un nuevo individuo cuyo material gentico difiere del de sus progenitores.

Durante la primera divisin de la meiosis se produce un reparto al azar de los cromosomas homlogos paternos y maternos.

Debido al entrecruzamiento cromosmico, que tiene lugar durante la profase I, se produce la recombinacin o intercambio de segmentos entre los cromosomas homlogos paternos y maternos.

Las leyes de Mendel:

Las tres leyes de Mendel explican y predicen cmo van a ser los caracteres fsicos (

fenotipo) de un nuevo individuo. Son un conjunto de reglas bsicas sobre la transmisin por herencia de las caractersticas de los organismos padres a sus hijos.

1 Ley de Mendel: Ley de la uniformidad

Establece que si se cruzan dos individuos de razas puras (ambos homocigotos) para un determinado carcter, los descendientes de la primera generacin (F

1) son todos iguales entre s (igual fenotipo e igual genotipo) e iguales (en fenotipo) a uno de los progenitores.

Los individuos de esta primera generacin filial (F1) son heterocigticos o hbridos, pues sus genes alelos llevan informacin de las dos razas puras u homocigticas: la dominante, que se manifiesta, y la recesiva, que no lo hace.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fenotipohttp://es.wikipedia.org/wiki/Herenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Genotipohttp://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/GENETICA%20Y%20HERENCIA/Paginas/19.htmhttp://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/GENETICA%20Y%20HERENCIA/Paginas/19.htm


14

EJEMPLO: De este experimento se deduce que el carcter amarillo A domina sobre el verde a.

- La variedad amarilla tendr el genotipo AA. - La variedad verde tendr el genotipo aa. -

2 Ley de Mendel: Ley de la segregacin de caracteres independientes

Mendel tom plantas procedentes de las semillas de la primera generacin (F1) del experimento anterior y las poliniz entre s. Del cruce obtuvo semillas amarillas y verdes en la proporcin que se indica en la figura. As pues, aunque el alelo que determina la coloracin verde de las semillas pareca haber desaparecido en la primera generacin filial, vuelve a manifestarse en esta segunda generacin.

.


15

Los dos alelos distintos para el color de la semilla presentes en los individuos de la primera generacin filial, no se han mezclado ni han desaparecido, simplemente ocurra que se manifestaba slo uno de los dos.

Para cada caracterstica, un organismo hereda dos alelos, uno de cada pariente. Esto significa que en las clulas somticas, un alelo proviene de la madre y otro del padre. stos pueden ser homocigticos o heterocigticos.

.

3 Ley de Mendel: Ley de la transmisin independiente de caracteres

Mendel concluy que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relacin entre ellos, por tanto el patrn de herencia de un rasgo no afectar al patrn de herencia de otro. Slo se cumple en aquellos genes que no estn ligados (en diferentes cromosomas) o que estn en regiones muy separadas del mismo cromosoma.

Experimento de Mendel. Mendel cruz plantas de guisantes de semilla amarilla y lisa con plantas de semilla verde y rugosa (Homocigticas ambas para los dos caracteres). Las semillas obtenidas en este cruzamiento eran todas amarillas y lisas, cumplindose as la primera ley para cada uno de los caracteres considerados, y revelndonos tambin que los alelos dominantes para esos caracteres son los que determinan el color amarillo y la forma lisa. Las plantas obtenidas y que constituyen la F1 son dihbridas (AaBb).

Estas plantas de la F1 se cruzan entre s, teniendo en cuenta los gametos que formarn cada una de las plantas. Se puede apreciar que los alelos de los genes se transmiten con independencia unos d otros, ya que en la segunda generacin F2 aparecen guisantes amarillos y rugosos y otros verdes y lisos, combinaciones que no se han dado ni en la generacin parental P ni en la generacin primera F1.

.

http://www.quimicaweb.net/Web-alumnos/GENETICA%20Y%20HERENCIA/Paginas/19.htm


16


17

5. TEORA CROMOSMICA DE LA HERENCIA.

En la poca en la que Mendel realiz sus investigaciones no se conocan los genes ni el papel de la meiosis en la herencia de los caracteres. Aos despus, tras realizar numerosos experimentos se lleg a la conclusin que los genes se localizan en los cromosomas y, por tanto, los genes que estn en el mismo cromosoma tienden a heredarse juntos, y se denominan por ello genes ligados.

Posteriormente se observ que caracteres ligados, en un pequeo nmero de individuos, se heredaban separados, lo cual no concordaba con la teora cromosmica, pero tampoco cumpla la prediccin mendeliana de total independencia en su transmisin. Esto hizo suponer que los genes se disponen linealmente en los cromosomas, y los cromosomas se pueden entrecruzar (sobrecruzamiento de cromtidas en la meiosis) intercambiando fragmentos (recombinacin gnica).

Nace as la teora cromosmica de la herencia, la cual ha tenido aportaciones posteriores, y hoy da puede resumirse en los siguientes postulados:

1. Los factores (genes) que determinan los factores hereditarios del fenotipo se localizan en los cromosomas.

2. Cada gen ocupa un lugar especfico o locus (en plural es loci) dentro de un cromosoma concreto.

3. Los genes (o sus loci) se encuentran dispuestos linealmente a lo largo de cada cromosoma.

4. Los genes que contienen informacin distinta sobre un mismo carcter son llamados genes alelos. Al ser la mayora de los mamferos diploides estos poseen dos alelos de cada gen, uno de ellos procedente del padre y el otro de la madre. Cada par de alelos se ubica en igual locus o lugar del cromosoma.

http://iris.cnice.mecd.es/biologia/bachillerato/segundo/biologia/ud03/02_03_04_02_024.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diploidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Locushttp://es.wikipedia.org/wiki/Cromosoma

3T Las leyes de Mendel:3T3T1 Ley de Mendel: Ley de la uniformidad3T3T2 Ley de Mendel: Ley de la segregacin de caracteres independientes3T.3T3 Ley de Mendel: Ley de la transmisin independiente de caracteres3T.

Documents

TEMA 5: TRANSMISIÓN DEL MATERIAL …cepamarm.es/documentos/AU25-Biologia/Inma-5-Transcripcion-del... · de un organismo se desprende una sola célula. o trozos del cuerpo de un individuo