Ciclo celular y apoptosis

Biología. 2º bachillerato
Unidad 12. Reproducción celular

12 La reproducción celular

C.E.M HIPATIA-FUHEM
Profesor: Miguel Ángel Madrid


El ciclo y la reproducción
12 celular
1. La vida de la célula
2. El ciclo celular.
3. División celular:
1. Mitosis (cariocinesis)
2. Citocinosis
3. Importancia y significado biológico del
proceso mitótico.
4. Meiosis
5. Importancia y significado del proceso meiótico
6. Los ciclos biológicos.
7. Ventajas e inconvenientes de la reproducción
sexual.

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1. NACIMIENTO

2. CRECIMIENTO

3. DIFERENCIACIÓN

4. REPRODUCCIÓN Proceso de apoptosis
O MUERTE
CELULAR

Paramecio en división

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Eritrocito: 120 días

Hepatocito: 150 días

Células epiteliales:
10 días

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DIFERENCIACION

DIVISION

SUPERVIVENCIA / MUERTE

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DIFERENCIACION

DIVISION

La diferenciación es
el resultado de la
expresión diferencial
SUPERVIVENCIA / MUERTE de los genes

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DIFERENCIACION

CICLO
DIVISION CELULAR

SUPERVIVENCIA / MUERTE

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Las células madre son células indiferenciadas, pero
con gran capacidad de proliferación y de
diferenciación hacia distintos tipos celulares

En un individuo adulto las células madre se
localizan en tejidos que se renuevan constantemente
como la sangre, la piel o el intestino.

Cuanto más diferenciada es una célula, tiene menor capacidad
de división, llegando incluso a perderla, como las neuronas o las
células musculares esqueléticas

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1. La vida de la célula: muerte de una célula

Proceso de apoptosis

1. Retracción 2. Condensación 4. Ruptura de la
celular. La célula de la cromatina y célula en
se desprende de fragmentación en fragmentos
sus vecinas. oligonucleosomas (fragmentos
Arrugamiento por apostósicos)
pérdida de agua 3. Formación de Los fragmentos
protuberancias en son ingeridos por
la superficie celular macrófagos
(como burbujas)

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La pérdida de control de la apoptosis parece estar involucrada en patologías como
el cáncer, sida, Alzheimer, Parkinsosn, ciertas isquemias cardíacas o artritis reumatoide.

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Glóbulo blanco Glóbulo blanco
(situación normal) (apoptosis)

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El suicidio celular: apoptosis


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2. El ciclo celular

Comprende:
-Interfase G0
-División Punto R
-Cariocinesis o mitosis Interfase

(división núcleo)
-Citocinesis
(división del citoplasma)
G1 S
Célula

G2

Citocinesis

2 células
hijas

Fase M de
división

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El ciclo celular

INTERFASE
- No división G0
-Núcleo interfásico Punto R
-Larga duración Interfase

-Comprende 3 períodos:
- G1, S y G2

G1 S
Célula

G2

Citocinesis

2 células
hijas

Fase M de
división

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El ciclo celular Comienza inmediatamente después del nacimiento de la
Fase permanente en células que no entran célula.
nunca en mitosis. Es la fase de Síntesis de proteínas y ARNm y aumento del tamaño
diferenciación celular. Estado de celular. Intensa actividad biosintética (transcripción,
quiescencia. traducción y síntesis proteica)
Fase G1 1 par de centriolos
Fase G0 Replicación del ADN y
síntesis de histonas. (en
este momento la célula tiene
Citocinesis doble cantidad ADN)

División del
Fase S
citoplasma

Interfase
Fase de
mitosis

División celular
G1: 4 HORAS
S: 9 HORAS
Transcripción y traducción de genes que
G2: 4 HORAS
codifican proteínas necesarias para la división Fase G2
(huso mitótico). Duplicación de los centriolos MITOSIS: 1 HORA
Condensación cromatina cromosomas
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Las células que permanecen en Go son células que han salido del ciclo celular.
Puede haber de dos tipos:
a) Las que permanecen de forma indefinida en Go
Son células adultas que han perdido su capacidad de división. Se generan en
El desarrollo embrionario, y tras la diferenciación celular no se vuelven a dividir.
No se reponen si se pierden por lesión. Ej. Fibras musculares
b) Las que se encuentran temporalmente en Go.
Se encuentran en Go pero reanudan su división cuando se les estimula con
Determiandos factores, Ejemplo fibrocitos de la piel y células del músculo liso.

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Las células cancerosas,
debido a la acumulación de
mutaciones, han perdido la
regulación del ciclo celular,
por lo que su
comportamiento es anormal
y se dividen
indefinidamente,
amontonándose unas con
otras.

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REGULACION DEL CICLO
CELULAR
CÉLULAS ANIMALES
Punto de restricción

FACTORES DE
CRECIMIENTO

Al final de G1 aparece un punto de
restricción o control (punto de no
retorno a partir del cual es imposible
impedir que no suceda S y G2)

En algunas células (neuronas, células
musculares) antes de llegar a R se
expresan algunos genes que producen
una alta especialización. Permanecen
en Go

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C= cantidad de ADN que hay en las diferentes fases del ciclo
celular. En gametos N = C, en células somáticas 2n = 2C

Al final de S la
célula posee un
valor de ADN de
4C

TRANSFORMACIONES DEL ADN
DURANTE EL CICLO CELULAR C.E.M HIPATIA-FUHEM


El ciclo celular

1. Si denominamos C a la cantidad 2. En la fase S, las células
de ADN que hay en las diferentes somáticas, al ser diploides,
fases del ciclo celular, la unidad, 1C, tienen una cantidad de
es la que existe en los gametos de ADN de 2C. Es decir, son
un organismo diploide. células 2n 2C.
Nucléolo
ARNm
Duplicación del ADN

S
G1 G2
Cromátidas
hermanas

Telofase Anafase Metafase Profase

4. Tras la mitosis, la célula 3. En la fase G2, tras la
hija vuelve a tener una replicación, el valor de la
cantidad 2C. Es decir, cantidad de ADN es 4C.
son células 2n 2C. Es decir, son células 2n 4C.

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Gráfica que muestra la variación de
ADN durante el ciclo celular
INTERFASE

S G2 M
G1

Las células animales son diploides (2n), es decir, contienen dos copias de cada cromosoma .
Durante la fase S se duplica la cantidad de ADN de la célula. Este contenido se mantiene en
la fase G2 y en fase M, y se reduce tras la citocinesis.
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Recordemos la estructura de un cromosoma antes de seguir

Cromosoma anafásico Cromosoma metafásico

Telómero
Telómero
Cromátidas

Constricción
secundaria

Centrómero: une
cromátidas
Brazos
Cinetocoro Brazos
Cinetocoro:
COM

Centrómero o
constric 1ªria

Constricción secundaria.
Satélite
Zonas asociadas a los
nucléolos. Regiones NOR

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Y los tipos de cromosomas

Tipos de cromosomas

Metacéntrico Submetacéntrico

Brazos iguales Brazos ligeramente desiguales

Acrocéntrico Telocéntrico

Brazos desiguales. Centrómero desplazado Cromosoma con un solo brazo. Centrómero en
hacia un extremo. un extremo.

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CICLO CELULAR Y DIVISIÓN CELULAR

EL CICLO CELULAR

INTERFASE DIVISIÓN CELULAR

G1 S G2
M

MEIOSIS MITOSIS

Profase
Anafase
Intensa actividad de Duplicación Comienza la condensación 1º División meiótica 2º División meiótica Metafase
síntesis de proteínas del ADN de los cromosomas
Telofase
(transcripción y traducción)

Cuatro células Dos células
haploides diferentes diploides idénticas

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División celular: Mitosis (división del núcleo)

PROFASE METAFASE

ANAFASE TELOFASE

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División celular

Consta de dos procesos

MITOSIS CITOCINESIS

En organismos eucariotas
unicelulares y algunos
pluricelulares supone un
método de REPRODUCCIÓN En el resto de pluricelulares
CELULAR permite el
CRECIMIENTO, DESARROLLO
Y REGENERACIÓN DE
TEJIDOS

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División celular

Antes de comenzar la mitosis
recuerda:
-Fase S: Se ha producido la
duplicación del ADN (la célula
pose doble cantidad de ADN)
-Fase G2: Se duplican los
centriolos. Se constituyen dos
centrosomas

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Recuerda la estructura del cromosoma metacéntrico

Tema 2: Mitosis y 31
meiosis C.E.M HIPATIA-FUHEM


Los 3 tipos de microtúbulos que constituyen el huso mitótico

a) Microtúbulos
astrales: sitúan a
cada centrosoma en
cada polo de la
célula.
b) Microbúbiulos
cinetocóricos: se
unen a los
cromosomas y
dirigen sus
movimientos.
c) Microtúbulos
polares: tienden a
separar los dos
polos de la célula.

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La división celular o fase M

Cinetocoro

Fibras
cinetocóricas

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Profase
Microtúbulos

Placa
cinetocórica
Duplicación del centrosoma Condensación del ADN Fragmentación de la envoltura nuclear

Metafase Anafase Telofase
Huso Nucléolo
mitótico

Placa
ecuatorial
Separación de cromátidas hermanas Formación de envoltura nuclear
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El ciclo celular (profase)

1. Formación de cromátidas (condensación
cromosomas)
2. Desaparece nucléolo (El ADN queda
estructurado en los cromosomas). NO se
volverá a ver hasta el final de mitosis.
3. Migración de cada diplosoma a un polo
de la célula. Formación del centrosoma.
4. Formación de microtúbulos polares.
Constitución del huso acromático.
En células vegetales parten de una
región que actúan de OM, en animales
crecen a partir del centrosoma.
1. El núcleo se hincha (entra agua).
2. Se disgrega la lámina fibrosa. La doble
membrana nuclear se fragmenta en
vesículas.
3. Formación del cinetocoro. Formación de
las fibras cinetocóricas o cromosómicas a
partir de él.

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El ciclo celular (profase)

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El ciclo celular (metafase)

1. Se completa la desaparición de la
membrana nuclear.
2. Los cromosomas se disponen en el
ecuador de la célula (placa ecuatorial)
3. Se observa, al final, los cromosomas
metafásicos (cada uno con dos
cromátidas).
4. El huso mitótico, completamente
desarrollado, se extiende de polo a
polo

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El ciclo celular (metafase)

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El ciclo celular (anafase)

1. Separación de cromátidas hermanas (se
forman cromosomas anafásicos, con 1
sola cromátida)
2. El desplazamiento se produce por
acortamiento de microtúbulos
cinetocóricos (despolimerización de la
tubulina)
3. Alargamiento del huso mitótico. Adición
de tubulina a los mirotúbulos polares.

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El ciclo celular (anafase)

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Acortamiento de microtúbulos
+
polares  aleja los dos polos

+ +
+ +

+ +
+
+
Los
microtúbulos
astrales empujan +
los polos

+ +
+ +

Acortamiento de microtúbulos
cinetocóricos 
desplazamiento de
cromosomas hijos a los polos

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El ciclo celular (telofase)

1. Llegada de los cromosomas anafásicos a
cada polo de la célula.
2. Descondensación de los cromosomas.
(se facilita transcripción y formación del
nucléolo a partir de NOR)
3. Desaparecen los cinetocoros.
4. Alargamiento de los microtúbulos
polares, lo que produce la separación la
máximo de los dos poloss celualres.
5. Los microtúbulos cinetocóricos se
acortan y desaparecen.
6. Formación de la lámina fibrosa (por
vesículas del RER) alrededor de cada
grupo de cromátidas. .
7. Se facilita la construcción de la envoltura
nuclear (apartir de la lámina fibrosa)
.

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El ciclo celular (telofase)

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Comprende

División del
División del
núcleo
Citoplasma
(cariocinesis
(citocinesis)
mitosis)
Dividida en

Profase Metafase Anafase Telofase

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Membrana
plasmática

Nucleolo

0 Membrana
nuclear

Cromatina

Citoplasma

Centríolos
Microtúbulos
del áster C.E.M HIPATIA-FUHEM


Comienza a
desaparecer la
membrana nuclear
Se empieza a
constituir el
huso mitótico

Empiezan a
visualizarse los
cromosomas
Los centriolos
Ya duplicados van
a los polos opuestos
de la célula

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Los cromosomas
se colocan en el
ecuador

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Las cromátidas
hermanas de cada
cromosoma se
separan, cada una
va a un polo

La célula comienza
a estrangularse

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Empieza a formarse
la membrana nuclear

Las cromátidas
se descondensan

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0

Resultado final: dos células
hijas idénticas a la madre

0

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Pared celular

0
Membrana
plasmática

En células vegetales la
separación de las dos
células hijas se produce por
la formación de un tabique:
El fragmoplasto

0

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Prophase
Animal Cell Plant Cell

Spindle fibers

Centrioles

Photographs from: http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/Stages.htm C.E.M HIPATIA-FUHEM


Metaphase



Anaphase



Telophase



Mitosis Animation
(para ello accede a la siguiente página)

http://www.cellsalive.com/mitosis.htm

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Reproducción asexual Reproducción sexual

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ASEXUAL SEXUAL

1 Solo individuo. 2 individuos.

Descendientes idénticos a los Se genera variabilidad:
progenitores (no variabilidad)

División de las células por mitosis División de células por meiosis
(gametos y meiosporas, en hongos y
plantas).
Organismos unicelulares: bipartición, Partenogénesis (n)
pluripartición, gemación.
Se producen dos células hijas.

Pluricelulares: gemación (cnidarios)
Escisión no fragmentación (cnidrios y
anélidos).
En plantas: esporas o multiplicación
vegetativa.

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¿Cómo se genera
variabilidad?

Mezcla al azar de genes de
ambos progenitores. Solo
un miembro de cada pareja
de homólogos va a cada
gameto

Combinaciones de
cromosomas

Recombinación de genes
en meiosis

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Inconvenientes reproducción Inconvenientes reproducción
asexual sexual

No se genera Mayor gasto energético
variabilidad

Si el ambiente cambia es Dificultad de los procesos
posible la no adaptación de
(extinción de la especie) gemetogénesis, encuentro
de gametos (fecundación)
y desarrollo del cigoto

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Mitosis Otras formas de mitosis

Citocinesis

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Envoltura
Pleuromitosis
nuclear

Amitosis
Micronúcleo

Cromosomas unidos por el
cinetocoro a la parte interna
de la envoltura nuclear

Macronúcleo

Amitosis en un protozoo ciliado

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Célula
animal

Estrangulamiento

Bipartición longitudinal Roseta de
individuos

Esquizogonia en Plasmodium
Célula
vegetal

Gema
Fragmoplasto

Gemación

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La reproducción: asexual y sexual

Estolones Rizomas Tubérculos Bulbos

Partenogénesis sexual

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Pulgones:
generaciones de
verano

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Crustáceo de agua dulce
Macho de Artemia salina

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Zángano de
abejas

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MEIOSIS
Interfase Interfase n
(duplicación ADN y centriolos) (sin duplicación) Gametos o
esporas
n
2n

1ª DIVISIÓN MEIÓTICA. REDUCCIONAL. 2ª DIVISIÓN MEIÓTICA. ECUACIONAL.
MEIOSIS I MEIOSIS II

SE PRODUCEN DOS CARIOCINESIS Y DOS CITOCINESIS

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Esporas: se desarrollan directamente y sin
unirse a otras células dan un nuevo individuo

Gametos: Precisan unirse a otros gametos
para dar un nuevo individuo (excepto
partenogénesis)

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¿Por qué en la meiosis se producen
células (gametos) haploides?

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La meiosis
Profase I

Leptoteno Zigoteno Paquiteno Diacinesis
Diploteno Intercinesis
Profase II
Metafase I

Metafase II

Anafase I
Anafase II

Telofase II
Telofase I

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La meiosis
Profase I

Leptoteno Zigoteno Paquiteno

VER PROCESO
DE SINAPSIS
Diploteno Diacinesis

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La meiosis

Profase I. Leptoteno

1.Constitución de los
cromosomas (no se
aprecian).
2.Los cromosomas se
unen a la membrana
nuclear (lámina
fibrosa) mediante
placas de unión
bouquet
3.Formación del huso
mitótico.

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La meiosis

Profase I. Zigoteno

1.Apareamiento de
homólogos (sinapsis).
Formación complejo
sinaptonémico
(apareamiento gen a
gen)
2.Formación de
tétradas o bivalentes

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La meiosis

Profase I. Paquiteno

1.Sobrecruzamiento
(crossing-over) o
intercambio de
material genético
entre cromátidas no
hermanas
2.La consecuencia del
intercambio de genes
es la recombinación
génica

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CROSSING-OVER
Intercambio de un segmento de DNA entre los dos Cromosomas homólogos
durante la meiosis, su resultado es una combinación nueva de material
Genético en el gameto
La recombinación genética es el proceso mediante el cual la información
genética se redistribuye. Es gracias a ella que se ha dado la diversidad en la
evolución al crear diversidad en los alelos de distintos genes.

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• Quiasma es el
punto (lugar físico)
donde ocurre
intercambio de
material genético o
“crossing over”.

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La meiosis

Profase I. Diploteno

Los cromosomas
homólogos inician su
separación,
permaneciendo
unidos por los
quiasmas (puntos de
sobrecruzamiento)
Etapa larga, puede
durar días, años…

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La meiosis

Profase I. Diacinesis

1. Condensación de
cromosomas (2
cromátidas en cada
uno)
2. Desaparece
nucléolo.
3. Desaparece mb
nuclear.
4. Se forman fibras
cinetocóricas

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La meiosis
Cromátidas hermanas
Leptoteno
Cromosomas
homólogos

Zigoteno

Paquiteno

Diploteno

Diacinesis Nódulo

Quiasma

VER COMPLEJO
SINAPTONÉMICO

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La meiosis

Complejo sinaptonémico

Ejes laterales

Nódulo de
recombinación

Cromátida
hermana
Cromátida
hermana

Eje central

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La meiosis

Metafase I

En la placa ecuatorial se disponen las
tétradas unidas por los quiasmas

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La meiosis

Anafase I

Los pares de cromosomas homólogos
se separan. Se separan cromosomas
completos
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La meiosis

Telofase I

Reaparece mb nuclear y nucléolo. Los
cromosomas sufren una pequeña
descondensación.
Se obtienen dos células hijas n
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Intercinesis
La meiosis

Profase II

La meiosis II se precede
de una breve interfase
denominada intercinesis
(no se duplica el ADN).
Metafase II
Ocurre simultáneamente
en las dos células hijas

Anafase II

Telofase II

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Los ciclos biológicos

Ciclo haplonte Ciclo diplonte Ciclo diplohaplonte

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Los ciclos biológicos (haplonte)

Adultos n

MEIOSIS CIGÓTICA Mitosis

Gametos n

Meiosis
Fecundación

Cigoto 2n

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Los ciclos biológicos (diplonte)

Fecundación Mitosis

Cigoto 2n
Gametos n
MEIOSIS GAMÉTICA

Meiosis gamética
Adulto 2n

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Los ciclos biológicos (diplohaplonte)

Gametofito n

MEIOSIS Adulto 2n Meiosis
ESPOROGÉNICA (esporofito)

Fecundación
Gametofito n

Cigoto 2n

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Gráfica del ciclo celular

5

4
Contenido de ADN

3

2

1
G1 S G2 MI INTERF MII INTERFASE

0
Tiempo

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Comparación entre mitosis y meiosis
MITOSIS MEIOSIS

Ocurre en la mayoría de las células Ocurre en la formación de gametos en
eucarióticas. células eucarióticas.

No hay apareamiento de cromosomas Los cromosomas homólogos se
homólogos. parean en sinapsis y puede ocurrir
entrecruzamiento.

Se mantiene el número de El número de cromosomas se divide
cromosomas. de diploide a monoploide.

Una división. Dos divisiones.

Se producen dos células hijas. Se producen cuatro células hijas.

Las células hijas son idénticas entre sí Las células hijas tienen combinaciones
y a la célula madre. variadas de cromosomas y no son
idénticas a la célula madre.

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Número de cromosomas (2n) de
algunas especies

Especie 2n

Ser humano (Homo sapiens) 46
Guisante (Pisum sativum) 14
Mosca fruta (Drosophila melanogaster) 8
Ratón doméstico (Mus musculus) 40
Lombriz intestinal (Ascaris) 2
Paloma (Columba livia) 80
Boa constrictor (Constrictor constrictor) 36
Grillo (Gryllus domesticus) 22
Azucena de trompeta (Lilium longiflorum) 24
Helecho indio (Ophioglossum reticulatum) 1260

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