10.E: Reproducción Celular (Ejercicios)

10.1: División celular

La continuidad de la vida de una célula a otra tiene su fundamento en la reproducción de las células a través del ciclo celular. El ciclo celular es una secuencia ordenada de eventos que describe las etapas de la vida de una célula desde la división de una sola célula parental hasta la producción de dos nuevas células hijas. Los mecanismos involucrados en el ciclo celular están altamente regulados.

Preguntas de revisión

Una célula diploide tiene_______ el número de cromosomas como célula haploide.

1. un cuarto
2. la mitad
3. dos veces
4. cuatro veces

Contestar

C

Los rasgos de un organismo están determinados por la combinación específica de _____ heredado.

1. celdas.
2. genes.
3. proteínas.
4. cromátidas.

Contestar

B

El primer nivel de organización del ADN en una célula eucariota se mantiene por qué molécula?

1. cohesin
2. condensina
3. cromatina
4. histona

Contestar

D

Las copias idénticas de cromatina unidas por la cohesina en el centrómero se llaman _____.

1. histonas.
2. nucleosomas.
3. cromatina.
4. cromátidas hermanas.

Contestar

D

Respuesta Libre

Comparar y contrastar una célula somática humana con un gameto humano.

Contestar

Las células somáticas humanas tienen 46 cromosomas: 22 pares y 2 cromosomas sexuales que pueden o no formar un par. Esta es la condición 2 n o diploide. Los gametos humanos tienen 23 cromosomas, uno de cada uno de los 23 cromosomas únicos, uno de los cuales es un cromosoma sexual. Esta es la condición n o haploide.

¿Cuál es la relación entre un genoma, cromosomas y genes?

Contestar

El genoma consiste en la suma total de los cromosomas de un organismo. Cada cromosoma contiene cientos y a veces miles de genes, segmentos de ADN que codifican para un polipéptido o ARN, y una gran cantidad de ADN sin función conocida.

Los cromosomas eucariotas son miles de veces más largos que una célula típica. Explicar cómo los cromosomas pueden encajar dentro de un núcleo eucariota.

Contestar

La doble hélice de ADN se envuelve alrededor de proteínas histonas para formar estructuras llamadas nucleosomas. Los nucleosomas y el ADN ligador entre ellos se enrollan en una fibra de 30 nm. Durante la división celular, la cromatina se condensa aún más mediante proteínas de empaque.

10.2: El ciclo celular

El ciclo celular es una serie ordenada de eventos que involucran crecimiento celular y división celular que produce dos nuevas células hijas. Las células en el camino a la división celular proceden a través de una serie de etapas de crecimiento, replicación de ADN y división cronometradas con precisión y cuidadosamente reguladas que producen dos células idénticas (clonadas). El ciclo celular tiene dos fases principales: la interfase y la fase mitótica.

Preguntas de revisión

Los cromosomas se duplican durante qué etapa del ciclo celular?

1. Fase G ₁
2. Fase S
3. profase
4. prometafase

Contestar

B

¿Cuál de los siguientes eventos no ocurre durante algunas etapas de la interfase?

1. Duplicación ADN
2. duplicación de orgánulos
3. aumento en el tamaño de las celdas
4. separación de cromátidas hermanas

Contestar

D

Los husillos mitóticos surgen de qué estructura celular?

1. centrómero
2. centrosoma
3. kinetocoro
4. surco de escote

Contestar

B

La unión de las fibras del huso mitótico a los cinetocoros es una característica de qué etapa de la mitosis?

1. profase
2. prometafase
3. metafase
4. anafase

Contestar

B

El desempaquetado de cromosomas y la formación de una nueva envoltura nuclear es una característica de qué etapa de la mitosis?

1. prometafase
2. metafase
3. anafase
4. telofase

Contestar

D

La separación de las cromátidas hermanas es una característica de qué etapa de la mitosis?

1. prometafase
2. metafase
3. anafase
4. telofase

Contestar

C

Los cromosomas se hacen visibles bajo un microscopio óptico ¿durante qué etapa de la mitosis?

1. profase
2. prometafase
3. metafase
4. anafase

Contestar

A

La fusión de vesículas de Golgi en la placa metafásica de células vegetales divisorias forma qué estructura?

1. placa celular
2. anillo de actina
3. surco de escote
4. huso mitótico

Contestar

A

Respuesta Libre

Describa brevemente los eventos que ocurren en cada fase de la interfase.

Contestar

Durante G ₁, la célula aumenta de tamaño, el ADN genómico se evalúa para detectar daños y la célula almacena reservas de energía y los componentes para sintetizar ADN. Durante la fase S, los cromosomas, los centrosomas y los centriolos (células animales) se duplican. Durante la fase G ₂, la célula se recupera de la fase S, continúa creciendo, duplica algunos orgánulos y desmantela otros orgánulos.

Los fármacos quimioterapéuticos como la vincristina y la colchicina interrumpen la mitosis al unirse a la tubulina (la subunidad de los microtúbulos) e interferir con el ensamblaje y desmontaje de los microtúbulos. Exactamente, ¿qué estructura mitótica es el objetivo de estas drogas y qué efecto tendría eso en la división celular?

Contestar

El huso mitótico está formado por microtúbulos. Los microtúbulos son polímeros de la proteína tubulina; por lo tanto, es el huso mitótico el que se ve alterado por estos fármacos. Sin un huso mitótico funcional, los cromosomas no se clasificarán ni separarán durante la mitosis. La célula se detendrá en mitosis y morirá.

Describir las similitudes y diferencias entre los mecanismos de citocinesis encontrados en las células animales frente a los de las células vegetales.

Contestar

Hay muy pocas similitudes entre la citocinesis de células animales y células vegetales. En las células animales, se forma un anillo de fibras de actina alrededor de la periferia de la célula en la placa de metafase anterior (surco de escisión). El anillo de actina se contrae hacia adentro, tirando de la membrana plasmática hacia el centro de la célula hasta que la célula se pellizca en dos. En las células vegetales, se debe formar una nueva pared celular entre las células hijas. Debido a las paredes celulares rígidas de la célula madre, no es posible la contracción de la mitad de la célula. En cambio, primero se forma un phragmoplast. Posteriormente, se forma una placa celular en el centro de la célula en la placa de metafase anterior. La placa celular se forma a partir de vesículas de Golgi que contienen enzimas, proteínas y glucosa. Las vesículas se fusionan y las enzimas construyen una nueva pared celular a partir de las proteínas y la glucosa. La placa celular crece hacia y finalmente se fusiona con la pared celular de la célula madre.

Enumere algunas razones por las que una célula que acaba de completar la citocinesis podría ingresar a la fase G ₀ en lugar de la fase G ₁.

Contestar

Muchas celdas ingresan temporalmente a G ₀ hasta que alcanzan la madurez. Algunas células solo se activan para ingresar a G ₁ cuando el organismo necesita aumentar ese tipo celular en particular. Algunas células solo se reproducen tras una lesión en el tejido. Algunas células nunca se dividen una vez que alcanzan la madurez.

¿Qué eventos del ciclo celular se verán afectados en una célula que produce proteína cohesina mutada (no funcional)?

Contestar

Si la cohesina no es funcional, los cromosomas no se empaquetan después de la replicación del ADN en la fase S de la interfase. Es probable que las proteínas de la región centromérica, como el cinetocoro, no se formen. Aunque las fibras del huso mitótico pudieran adherirse a las cromátidas sin empaquetar, los cromosomas no se clasificarían ni separarían durante la mitosis.

10.3: Control del Ciclo Celular

La duración del ciclo celular es muy variable, incluso dentro de las células de un solo organismo. En humanos, la frecuencia de recambio celular va desde unas pocas horas en el desarrollo embrionario temprano, hasta un promedio de dos a cinco días para las células epiteliales, y a toda una vida humana pasada en G0 por células especializadas, como las neuronas corticales o las células del músculo cardíaco. También hay variación en el tiempo que una célula pasa en cada fase del ciclo celular.

Preguntas de revisión

¿En cuál de los puntos de control del ciclo celular tienen mayor influencia las fuerzas externas?

1. Punto de control G ₁
2. Punto de control G ₂
3. Punto de control M
4. Punto de control G ₀

Contestar

A

¿Cuál es el principal requisito previo para la autorización en el puesto de control G ₂?

1. la celda ha alcanzado un tamaño suficiente
2. una reserva adecuada de nucleótidos
3. replicación precisa y completa del ADN
4. unión adecuada de fibras de huso mitótico a cinetocoros

Contestar

C

Si no se despeja el punto de control M, ¿qué etapa de la mitosis se bloqueará?

1. profase
2. prometafase
3. metafase
4. anafase

Contestar

D

¿Qué proteína es un regulador positivo que fosforila otras proteínas cuando se activa?

1. p53
2. proteína retinoblastoma (Rb)
3. ciclina
4. quinasa dependiente de ciclina (Cdk)

Contestar

D

Muchas de las proteínas reguladoras negativas del ciclo celular fueron descubiertas ¿en qué tipo de células?

1. gametos
2. celdas en G ₀
3. células cancerosas
4. células madre

Contestar

C

¿Qué molécula reguladora negativa puede desencadenar el suicidio celular (apoptosis) si no ocurren eventos vitales del ciclo celular?

1. p53
2. p21
3. proteína retinoblastoma (Rb)
4. quinasa dependiente de ciclina (Cdk)

Contestar

A

Respuesta Libre

Describir las condiciones generales que deben cumplirse en cada uno de los tres puntos de control del ciclo celular principal.

Contestar

El punto de control G ₁ monitorea el crecimiento celular adecuado, el estado del ADN genómico, las reservas adecuadas de energía y los materiales para la fase S. En el punto de control G ₂, se verifica el ADN para asegurar que todos los cromosomas se duplicaron y que no hay errores en el ADN recién sintetizado. Adicionalmente, se evalúan el tamaño celular y las reservas de energía. El punto de control M confirma la correcta unión de las fibras del huso mitótico a los cinetocoros.

Explicar los papeles de los reguladores positivos del ciclo celular en comparación con los reguladores negativos.

Contestar

Reguladores celulares positivos como ciclina y Cdk realizan tareas que hacen avanzar el ciclo celular a la siguiente etapa. Reguladores negativos como Rb, p53 y p21 bloquean la progresión del ciclo celular hasta que se han producido ciertos eventos.

¿Qué pasos son necesarios para que Cdk esté completamente activo?

Contestar

Cdk debe unirse a una ciclina, y debe ser fosforilada en la posición correcta para llegar a ser completamente activa.

Rb es un regulador negativo que bloquea el ciclo celular en el punto de control G ₁ hasta que la celda alcanza un tamaño requerido. ¿Qué mecanismo molecular emplea Rb para detener el ciclo celular?

Contestar

Rb es activo cuando se desfosforila. En este estado, Rb se une a E2F, que es un factor de transcripción requerido para la transcripción y eventual traducción de moléculas requeridas para la transición G _1/S. E2F no puede transcribir ciertos genes cuando está unido a Rb. A medida que la célula aumenta de tamaño, Rb se fosforila, inactiva y libera E2F. E2F puede entonces promover la transcripción de los genes que controla, y se producirán las proteínas de transición.

10.4: El cáncer y el ciclo celular

El cáncer es el resultado de una división celular no controlada causada por una ruptura de los mecanismos que regulan el ciclo celular. La pérdida de control comienza con un cambio en la secuencia de ADN de un gen que codifica para una de las moléculas reguladoras. Las instrucciones defectuosas conducen a una proteína que no funciona como debería. Cualquier interrupción del sistema de monitoreo puede permitir que otros errores se transmitan a las celdas hijas. Cada división celular sucesiva dará lugar a células hijas con aún más daño

Preguntas de revisión

___________ son cambios en el orden de los nucleótidos en un segmento de ADN que codifica para una proteína.

1. Proto-oncogenes
2. Genes supresores de tumores
3. Mutaciones génicas
4. Reguladores negativos

Contestar

C

Un gen que codifica para un regulador positivo del ciclo celular se llama a (n) _____.

1. inhibidor de cinasa.
2. gen supresor de tumores.
3. protooncogén.
4. oncogén.

Contestar

C

Un gen mutado que codifica para una versión alterada de Cdk que es activa en ausencia de ciclina es a (n) _____.

1. inhibidor de cinasa.
2. gen supresor de tumores.
3. protooncogén.
4. oncogén.

Contestar

D

¿Qué molécula es un inhibidor de Cdk que es controlado por p53?

1. ciclina
2. anti-quinasa
3. Rb
4. p21

Contestar

D

Respuesta Libre

Esbozar los pasos que llevan a que una célula se vuelva cancerosa.

Contestar

Si uno de los genes que produce proteínas reguladoras se muta, produce un regulador del ciclo celular malformado, posiblemente no funcional, aumentando la probabilidad de que más mutaciones queden sin reparar en la célula. Cada generación posterior de células sufre más daño. El ciclo celular puede acelerarse como resultado de la pérdida de proteínas funcionales de puntos de control. Las células pueden perder la capacidad de autodestruirse y eventualmente llegar a ser “inmortalizadas”.

Explicar la diferencia entre un protooncogén y un gen supresor de tumores.

Contestar

Un protooncogén es un segmento de ADN que codifica para uno de los reguladores positivos del ciclo celular. Si ese gen se muta para que produzca un producto proteico hiperactivado, se le considera un oncogén. Un gen supresor de tumores es un segmento de ADN que codifica para uno de los reguladores negativos del ciclo celular. Si ese gen se muta para que el producto proteico se vuelva menos activo, el ciclo celular se ejecutará sin control. Un solo oncogén puede iniciar divisiones celulares anormales; sin embargo, los supresores tumorales pierden su efectividad solo cuando ambas copias del gen están dañadas.

Enumere los mecanismos reguladores que podrían perderse en una celda que produce p53 defectuosa.

Contestar

Los mecanismos reguladores que podrían perderse incluyen el monitoreo de la calidad del ADN genómico, el reclutamiento de enzimas reparadoras y el desencadenamiento de la apoptosis.

p53 puede desencadenar apoptosis si ciertos eventos del ciclo celular fallan. ¿Cómo beneficia este resultado regulatorio a un organismo multicelular?

Contestar

Si una célula ha dañado el ADN, la probabilidad de producir proteínas defectuosas es mayor. Las células hijas de una célula parental tan dañada también producirían proteínas defectuosas que eventualmente podrían volverse cancerosas. Si p53 reconoce este daño y hace que la célula se autodestruya, el ADN dañado se degrada y se recicla. No le llega más daño al organismo. Otra célula sana se activa para dividirse en su lugar.

10.5: División celular procariota

Tanto en la división celular procariota como en la eucariota, el ADN genómico se replica y luego cada copia se asigna a una célula hija. Además, los contenidos citoplásmicos se dividen de manera uniforme y se distribuyen a las nuevas células. Sin embargo, existen muchas diferencias entre la división celular procariota y eucariota. Las bacterias tienen un solo cromosoma circular de ADN pero no tienen núcleo. Por lo tanto, la mitosis no es necesaria en la división celular bacteriana.

Preguntas de revisión

¿Qué evento del ciclo celular eucariota falta en la fisión binaria?

1. crecimiento celular
2. Duplicación ADN
3. cariocinesis
4. citocinesis

Contestar

C

Las proteínas ftsZ dirigen la formación de un _______ que eventualmente formará las nuevas paredes celulares de las células hijas.

1. anillo contráctil
2. placa celular
3. citoesqueleto
4. tabique

Contestar

B

Respuesta Libre

Nombrar los componentes comunes de la división celular eucariota y la fisión binaria.

Contestar

Los componentes comunes de la división celular eucariota y la fisión binaria son la duplicación del ADN, la segregación de cromosomas duplicados y la división del contenido citoplásmico.

Describir cómo los cromosomas bacterianos duplicados se distribuyen en nuevas células hijas sin la dirección del huso mitótico.

Contestar

A medida que se está duplicando el cromosoma, cada origen se aleja del punto de partida de la replicación. Los cromosomas están unidos a la membrana celular a través de proteínas; el crecimiento de la membrana a medida que la célula se alarga ayuda en su movimiento.