Pacerizu exposiciones-el ciclo celular

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Hace una descripción de las diversas etapas que afronta la celula en su proceso de división, explicando cada una de ellas.

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Pacerizu exposiciones-el ciclo celular

  1. 1. PACERIZU PUBLICACIONES EL CICLO CELULAR PABLO CESAR RIVERA ZUMAQUÉ (1) AGENCIA DE ANALISTAS Y ASESORES EN DROGUERIA Y FARMACIAS ADROGYFAR AREA DE BIOLOGIA MOLECULAR DIVISIÓN TÉCNICA, TECNOLÓGICA Y CIENTÍFICA DOCUMENTO DE CONSULTA________(1) Regente de Farmacia: Universidad de Córdoba. Docente de Química: Universidad Distrital FranciscoJosé de Caldas. Integrante activo como Analista y Asesor en Droguerías y Farmacias: Adrogyfarm.Publicador de Artículos relacionados con las áreas de Educación, Química y Farmacia.
  2. 2. CICLO CELULAR ObjetivoEl objetivo de la presente exposiciónes mostrar los elementos generalesprincipales, la importancia y las fasesen las que se subdivide el ciclo de vidade la Célula (Ciclo Celular). Así como Celular).presentar los aspectos fundamentalesde la regulación de este ciclo a nivelmolecular Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  3. 3. Antecedentes – Teoría Celular1838:Theodor Schleiden yJacob Schwan•Todos los organismos estáncompuestos por una o más células.•Una célula se origina por la divisiónde una célula preexistente. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  4. 4. Reproducción celular Es considerada como una de las características funcionales principales de las células. células.El crecimiento ydesarrollo adecuados delos organismos vivosdepende del crecimientoy multiplicación de suscélulas.células. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  5. 5. Organismos Unicelulares La división celular implica una verdadera reproducción ya que por este proceso se producen nuevos organismos. organismos. Ciliado unicelular:Fuente:http://www.javeriana.edu.co/Facultades/Ciencias/neurobioquimica/libros/celular/celula.htm Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  6. 6. Organismos Multicelulares Derivan de una sola célula CIGOTO La repetida división de Hay diferenciación celularésta y sus descendientes,determina el desarrollo y crecimiento del individuo. Fuente: Alberts Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  7. 7. Definición de Ciclo CelularEs un conjunto ordenado de eventos queculmina con el crecimiento de la célula y su división en dos células hijasEl período comprendido entre laformación de la célula por división de sucélula madre y el tiempo cuando ellamisma se divide. divide. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  8. 8. Definición de Ciclo Celular Es el mecanismo a través del cual todos los seres vivos se propagan La división celular también es necesaria en el cuerpo parareemplazar las células perdidas pordesgaste, mal funcionamiento o por muerte celular programada
  9. 9. FUNCIÓN Su función no es solamente originar nuevas células sino asegurar que el proceso serealice en forma debida y con la regulación adecuada.
  10. 10. Etapas Generales del CicloINTERFASE:INTERFASE: CrecimientoDurante la interfase la célula duplica: duplica: •Su ADN •Todos los componentes celularesDIVISIÓN:DIVISIÓN: Se producen dos células hijas. hijas. •Segregación del material genético •División del citoplasma Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  11. 11. Durante un intervalo especifico en la interfase la célula duplica su ADN Duplicación-ADN (Fase S) G 1 células s G2 0 200 400 600 800 1000Observación de la síntesis de 2C 4CADN midiendo incorporación de Timidina tritiada Detección de la síntesis de ADN, midiendo su contenido. (Evaluación con citometría de flujo) Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  12. 12. ETAPAS DE LA INTERFASEEl inicio de un nuevo ciclo: fase G1. • La célula incrementa el material enzimático, sus organelos se replican, así como otras moléculas y estructuras citoplasmáticas también aumentan en número; en consecuencia, la célula aumenta en tamaño.
  13. 13. Períodos Generales yFases del Ciclo Celular Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  14. 14. ETAPAS DE LA INTERFASE
  15. 15. Senescencia celular: fase Go.• La ausencia de factores de crecimiento apropiados llevan a las células a una especie de latencia en el ciclo celular, en el cual el sistema de control no avanza a través de G1, ya sea porque es incapaz o porque no lo necesita; además, si se suprimen los nutrientes a la célula, ésta no podría proseguir con el ciclo
  16. 16. Senescencia celular: fase Go
  17. 17. Senescencia celular: fase Go• El estado Go está muy relacionado con la reducción progresiva del número de estas repeticiones, lo cual sugiere que Go puede estar provocada por la incapacidad de mantener la longitud de los telómeros, quizá porque estas células son deficientes en telomerasas
  18. 18. Fase S: síntesis
  19. 19. Fase S: síntesis• La replicación del ADN comienza cuando la célula adquiere el tamaño suficiente, las proteínas necesarias se han sintetizado y se tiene el ATP necesario.• Dado que el ADN lleva la información genética de la célula, antes de la mitosis debe generarse dos juegos o complementos de ADN idénticas para ser repartidas entre las dos células hijas.
  20. 20. Fase S: síntesis• El ADN es una doble hélice que durante la replicación se abre y cada cadena es utilizada como molde para la producción de una nueva doble cadena, que queda unida a la original y que sirve como guía.
  21. 21. Fase S: síntesis• El proceso clave de la replicación del ADN ocurre durante la fase S (síntesis) del ciclo celular, momento en el cual las histonas (H1, H2a, H2b, H3 y H4) y otras de las proteínas asociadas al ADN son sintetizadas (ADN polimerasas, ligasas, topoisomerasas entre otras)
  22. 22. Fase G2
  23. 23. Fase G2 • Durante la fase G2 ocurre la preparación para la mitosis en la cual se producirá repartición equitativa delmaterial genético; todos los organelosy la maquinaria necesaria esencial para la división de la célula progenitora en dos células hijas idénticas en contenido, aunque de menor tamaño, se adquieren en esta etapa.
  24. 24. Fase G2• La cromatina recién duplicada, queestá dispersa en el núcleo en forma de cordones filamentosos, comienza a enroscarse lentamente y a condensarse en una forma compactallamada cromosoma; además, la célula realiza una confirmación completa del ADN duplicado anteriormente.
  25. 25. Duración - Ciclo Celular TípicoAlrededor de 24 horas. G1: 12 horas S: 7 horas G2: 4 horas M: 1 hora Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  26. 26. Células cíclicasCélulas Células nocíclicas cíclicas (Go) Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  27. 27. Células no cíclicasSe encuentran en Go y son de dos tipos: tipos:1. Las que son capaces de entrar al ciclo nuevamente por medio de un estímulo adecuado y Linfocito 2. Las células diferenciadas terminalmente, que ya nunca se dividirán. dividirán. Neurona Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  28. 28. Etapas de la InterfaseGO:GO: Etapa Quiescente (Fuera de Ciclo)G1: corresponde a "GAP 1“ (Intervalo 1).S: representa "Synthesis“ de ADNG2: representa "GAP 2“ (Intervalo 2). Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  29. 29. División celular (M) (MEn general "mitosis“ (células somáticas) “meiosis” en células germinales.En esta fase ocurre la división nuclear(los cromosomas se separan) y se da ladivisión citoplasmática (citocinesis) Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  30. 30. Características de lasdiferentes etapas de la Interfase Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  31. 31. Fase Go“quiescente o durmiente”Es fisiológicamente distinta a una faseG1 prolongada. prolongada.Los perfiles de síntesis de RNA yproteínas son diferentes. diferentes.La cromatina en las células Go tiene unmayor grado de condensación. condensación.Los extractos de células en Go inhibenla síntesis de DNA. DNA. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  32. 32. Etapa G1Inicia a partir de la citocinesis de la divisiónanterior.anterior.Acumulación del ATP e incremento del tamañocelular.celular.Gran actividad metabólica: Síntesis de diversas metabólica:proteínas.proteínas.Actividades celulares de: secreción, conducción, de:endocitosis Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  33. 33. G1- CaracterísticasEs el período que más variación detiempo presentaEn esta etapa la célula decidecontinuar el ciclo o detenerse en laetapa G0. FASE M FASE G2 * FASE Go TIEMPO * FASE G1 FASE S Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  34. 34. Puntos de Regulación ALTOALTO Durante la interfase hay M dos puntos de regulación esenciales: esenciales: uno durante G1 G1, antes de la entrada aG2 la fase S y el otro en G2, previo al inicio de la fase ALTO M. En la etapa de división se S encuentra el punto M Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  35. 35. los puntos de chequeo o puntos de control• El sistema de control del ciclo celular está basado en dos familias claves de proteínas. La primera es la familia de las proteínas cinasas dependientes de ciclinas (kdc), las cuales sufren fosforilación sobre sus aminoácidos (serinas y treoninas).
  36. 36. los puntos de chequeo o puntos de control• La segunda familia son las ciclinas (cdc) (llamadas así debido a que aparecen y desaparecen a lo largo del ciclo), las cuales se unen a las kdc´s y controlan sus reacciones de fosforilación.
  37. 37. Los Elementos Claves en la Regulación del Ciclo Celular Ciclinas Cinasas dependientes de ciclinas (Cdk)Fuente imagen: Alberts y col Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  38. 38. los puntos de chequeo o puntos de controlExisten dos clases de ciclinas: las ciclinas mitóticas, las cuales se unen a las kdc´s durante G2, forman el Factor Promotor de lafase M (FPM), el cual induce a la célula a entrar en mitosis
  39. 39. los puntos de chequeo o puntos de control• la segunda clase son las ciclinas G1, las cuales se unen a las kdc durante G1 e inducen el paso de G1 a fase S
  40. 40. los puntos de chequeo o puntos de control
  41. 41. Factor promotor de la fase M: FPM• También conocido como factor promotor de la maduración, actúa como inductor para mitosis y para el mantenimiento e iniciación de la profase.• Corresponde al punto de control G2 del ciclo celular.
  42. 42. Factor promotor de la fase M: FPM• El FPM consta de dos subunidades: una subunidad catalítica llamada kdc (p34 en los mamíferos y cdc2 en levaduras), que lleva a cabo la transferencia de grupos fosfatos del ATP a residuos específicos de serina y treonina.
  43. 43. Complejos cinasa-ciclina cinasa- CDK + Ciclina COMPLEJO ACTIVO CDK Ciclina Se une al substrato Substrato (proteína blanco)Modificación química (fosforilación) Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  44. 44. Regulación G1 en levaduras Nutrientes Inicio Tamaño Celular Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-Imagen modificada de: Cooper, 2000
  45. 45. Regulación en Células Animales M GoG2 G1 Punto de regulación S Factores de crecimiento Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  46. 46. Ciclinas regulación en G1 - S G1-Cdk ciclina D G1/S-Cdk ciclina E G0Incremento Cdk2-ciclina D Punto de G1 Cdk4-ciclina D regulación Se combinan con Cdk6-ciclina Dcinasas-dependientes S de ciclinas (Cdk) Cdk2-ciclina E Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  47. 47. Inducción de Ciclinas (tipo D) por factores de crecimiento Factores de Ras, Raf, ERK crecimiento G1 Unión Cdk4, 6 Síntesis de ciclinas tipo D con CycDS Punto de regulación Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  48. 48. Factor promotor de la fase M: FPM
  49. 49. Regulación G1-S pRb sin Rb - E2F Fosforilación de fosforilar pRb “libera” a unida a E2F E2F Rb Rb Cdk 4,6/ciclina D E2F E2F Rb E2F E2F RNA Inhibición de la Transcripción de transcripción genes-fase SImagen modificada de: Cooper, 2000 Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  50. 50. Inducción de p21 por daño al ADN Daño en el DNA El daño al ADN Incremento en p53 incrementa p53 p53 Se activa la transcripción del gene p21 mRNA que codifica para un inhibidor de Cdk (p21) p21 Detención en Cdk´s PCNA G1 Inhibición del Inhibición de la ciclo celular síntesis de ADN Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-Imagen modificada de: Cooper, 2000
  51. 51. Resumen del Punto de Regulación G1 G1: En este punto la punto M célula comprueba: comprueba: Go •Tamaño-masa Tamaño-G2 G1 •Integridad ADN •Requiere de factores de crecimiento S Punto G1 Es el control principal de la proliferación Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  52. 52. Fase de síntesis o replicación del ADN FASE S Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  53. 53. S: fase de síntesis o replicación del ADNLa síntesis del ADN, se efectúa en estaetapa específica del ciclo. ciclo.La duplicación inicia en diferentes puntossimultáneamente.simultáneamente.Diversos factores se relacionan con el iniciode la síntesis. síntesis.Los nuevos “ADNs” quedan unidos por elcentrómero hasta la mitosis, recibiendo elnombre de CROMÁTIDAS HERMANAS. HERMANAS. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  54. 54. Cromátidas Hermanas Núcleo celular ADN Cromosomas dentro del núcleo “Locus” de un gen Cromátidas Hermanas Fuente imagen:http://www.monografias.com/trabajos16/ Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM- adn-alta-velocidad/Image4984.jpg
  55. 55. La molécula de ADN en la interfase La molécula de ADN esta activa y Durante el ciclo deben generarse dosmoléculas idénticas para ser repartidas entre las dos células hijas. ADN en la interfase Cromatina Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  56. 56. INTERFASE CromatinaLa molécula de ADN está asociada aproteínas denominadas histonas y otrasproteínas no histonas en una estructurafilamentosa.filamentosa. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  57. 57. Fase de síntesis del ADN (síntesis de proteínas)Simultáneamente se realiza síntesis deproteínas Activa síntesis de proteínas histonas Nucleosomas Síntesis de: de: •Enzimas que elaboran desoxirribonucleótidos ADN de •Enzimas para la doble hélice duplicación del ADN Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  58. 58. FASE G2, PREPARACIÓN PARA LA DIVISIÓN Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  59. 59. Etapa G2•Transcurre entre el final de la duplicacióndel ADN y el inicio de la mitosis.•Continúa el proceso de adquisición deATP.ATP.•Activa síntesis de proteínas, dentro deellas destacan las necesarias para elproceso de mitosis. mitosis.•Reparación G2 (Reparación del ADN pos- pos-replicativa).replicativa). Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  60. 60. Fase G2-Preparación DivisiónPreparación para lacondensación de Cromosoma en metafasecromosomas y ladivisión celular. celular.•FFosforilación de Condensación cromatinalas histonas. histonas.•Se incrementa la Microtúbulos del huso mitótico formados por tubulinasíntesis de tubulinaImagen de: Cooper y col., 2000 Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  61. 61. Regulación G2: Detección de DNA con daño o no duplicadoCON daño-duplicación incompleta SIN daño-Duplicación completa Proteínas – punto de Fosforila e regulación inhibe Cdc25 Proteínas - regulación ACTIVANcinasa Chk1 Inactivo Activo MPF- Inactivo MPF- Inactivo MPF- Activo Detención en G2 Progresión a M Imagen modificada de: Cooper, 2000 Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  62. 62. Resumen del Punto de Regulación G2 En este punto la célula comprueba: punto comprueba: •Que ha duplicado su masa • Que ha completado la duplicación del ADN y sólo lo ha efectuado una vez •Que no existe daño en el ADN (algún daño es reparado) División celular Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  63. 63. Ciclinas regulación S - MS-Cdk ciclina A Se combinan con cinasas-dependientesM-Cdk ciclina B de ciclinas (Cdk) Punto deSE INCREMENTAN regulación Punto de Cdk1-ciclina B regulación S Cdk2-ciclina A Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  64. 64. Principales Ciclinas y CDK en vertebrados Complejo Ciclina CDK Ciclina - CDK G1-Cdk Ciclina D* Cdk4, Cdk6 G1/S-Cdk Ciclina E Cdk2 S-Cdk Ciclina A Cdk2 M-Cdk Ciclina B Cdk1*** Hay 3 tipos de ciclinas D en mamíferos (D1, D2 y D3)** El nombre original de Cdk1 fue Cdc2 Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM- Fuente cuadro: Alberts y col.
  65. 65. Estructura del Factor promotor de la maduración (mitosis) “MPF” MPF Cdc2 (Cdk1) Ciclina BImagen de: Cooper y col., 2000 Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  66. 66. Actividades del Factor promotor de la maduración (mitosis) “MPF”Condensación – Disgregación – Fragmentación – Formación – cromatina envoltura nuclear Golgi y Retículo Huso MitóticoImagen de: Cooper y col., 2000 Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  67. 67. Regulación División Se activa-maquinaria Progresión de de la mitosis metafase a anafaseFuente imagen: Alberts y col Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  68. 68. Esquema Resumen Regulación Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  69. 69. Representación Ciclo Inicio del ciclo celularMitosis (la célulase divide) La célula crece y fabrica nuevas proteínas La célula se prepara para dividirse Detiene el ciclo Punto de regulación la La célula célula decide si continúa el ciclo duplica su ADN Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  70. 70. Regulación del Ciclo Celular Su progresión está estrictamente reguladaFuente imagen:http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2001/illpres/ Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  71. 71. Mitosis Durante la mitosis la cromatina se condensa para formar cromosomas, la membrana nuclear se rompe, el citoesqueleto se organiza para formar el huso mitótico y los cromosomas se mueven a los polos opuestos
  72. 72. Mitosis• la mitosis está dividida convencionalmente en cuatro etapas -profase, metafase, anafase, telofase-, las cuales tienen como función realizar los movimientos necesarios para repartir equitativamente el material genético.
  73. 73. Premio Nobel en Medicina - Fisiología 2001Celebró su centésimo aniversario en el año 2001Se considera como la distinción académica demayor prestigio en el medio científicointernacional.internacional. Otorgado a tres biólogos por sus contribuciones al entendimiento del mecanismo del ciclo celular Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  74. 74. Premio Nobel 2001 Leland H. R. Timothy Paul M. Hartwell (Tim) Hunt Nurse 1/3 del premio 1/3 del premio 1/3 del premiohttp://www.nobel.se/medicine/laureates/2001/index.html Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  75. 75. Leland Hartwell•Identificó genes asociados al ciclo dedivisión celular (cdc) cdc)•Uno de esos genes, "start" (inicio), juega unpapel fundamental en la regulación delprimer paso con el que se inicia el ciclocelular.celular.•Introdujo el concepto de “checkpoints” checkpoints”(puntos de verificación) para identificar losgenes que regulan el ciclo celular. celular. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  76. 76. Hartwell: Hartwell: Estableció las bases para el uso de levaduras como organismos modelo en el estudio del ciclo celular, empleó la levadura de panadería: panadería: Saccharomyces cerevisiaeMicrografía electrónica de barrido de Saccharomyces cerevisiae(Del Profesor Miguel Sánchez Pérez)De El inicio de la replicación del ADN Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  77. 77. Paul M. Nurse•Identificó el gen cdc2 que codifica la cdc2principal CDK y caracterizó a las cinasasdependientes de ciclinas) ciclinas)•Demostró que su función es la responsablede cambiar a la célula durante su ciclo por lamodificación química de otras proteínas, lafosforilación.fosforilación.•Estableció que el mecanismo básico deregulación del ciclo celular, es común a todoslos organismos eucariotas. eucariotas. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  78. 78. Paul Nurse: Nurse:Utilizando la llamada levadura de fisión: fisión: Schizosaccharomyces pombeDurante años la investigación enorganismos modelo fue puesta enentredicho.entredicho. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  79. 79. Tim Hunt, ciclinas•Descubrió y describió las ciclinas, las ciclinasproteínasproteínas que se asocian a las CDK y sonindispensables en la regulación. regulación.•Demostró que las ciclinas se degradanperiódicamente en cada división celular yes el mecanismo esencial para todo elcontrol del ciclo celular. celular. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  80. 80. Tim HuntTrabaja con otros organismos modelo: otros organismos modelo: los huevecillos de rana y los de erizo de mar Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  81. 81. Importancia clínica•Los descubrimientos sobre el ciclo celular,podrán ser aplicados en el tratamiento del delcáncer.cáncer.Alteración en la regulación del ciclo celular Transformación de las células cancerosasAlteraciones cromosómicas Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  82. 82. Resumen - Diaporama Definición de Ciclo CelularEtapas Generales del Ciclo: Interfase y División celular (M) Células cíclicas y Células no cíclicas Características de las diferentes etapas de la Interfase: Fase G0, Fase G1, Fase S, Fase G2 Puntos de Regulación: Elementos Claves en la Regulación del Ciclo Celular (cinasas-ciclinas): (cinasas- Punto de Regulación G1 Punto de Regulación G2 Premio Nobel en Medicina - Fisiología 2001(Aportaciones al conocimiento del ciclo celular) Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  83. 83. Bibliografía - LibrosAlberts, B., Bray, D., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y Watson, J. D. 2004.Biología Molecular de la Célula. Ed. Omega. España.Cooper, G.M. The Cell: A Molecular Approach. 2000. 2a Edition. EditorialSinauer Associates, Inc. Washington, EUA.Jiménez, L. F., Merchant, H. 2003. Biología Celular y Molecular. 1a.edición. Editorial Prentice Hall. México.Karp, G. 1998. Biología Celular y Molecular. McGraw Hill. México.Lodish, Harvey; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul;Baltimore, David; Darnell, James E. 1999. Molecular Cell BiologyW. H. Freeman & Co. New York Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-
  84. 84. Bibliografía - ArtículosDowney M y Durocher D. 2006 Chromatin and DNA repair:the benefits of relaxation. Nature Cell Biology, 8(1): 9-10.Pawlowski W.P. y Cande W.Z. 2005. Coordinating the eventsof the meiotic prophase. Trends Cell Biol, 15(12): 674-681.Cimini D. y Degrassi F. 2005. Aneuploidy: a matter of badconnections. Trends Cell Biol 15(8):442-451. 15(8): 442-451. Ciclo Celular-UAM-I Celular-UAM-

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