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¿CÓMO SE DIVIDEN NUESTRAS CÉLULAS?

¡Bienvenidos a una nueva entrada! El tema de hoy es la reproducción celular. ¿Cómo se dividen las células? ¿Cómo es que no se duplica el número de cromosomas de una generación a otra? ¿Es un mito la mitosis?

 

En primer lugar, el ciclo celular comprende el período de tiempo que va desde que se forma una célula, por división de otra preexistente, hasta que se divide para dar lugar a dos nuevas células. Además, puede durar desde 8 horas hasta 100 días.

 

La interfase, es el período de tiempo que transcurre entre dos divisiones sucesivas. Durante esta etapa hay una gran actividad metabólica, se produce un aumento de tamaño de la célula y la duplicación del ADN. Además, se divide, principalmente, en tres fases:

  • Fase G1: en esta fase se produce la síntesis de las proteínas necesarias para que la célula aumente de tamaño y se forman nuevos orgánulos (ribosomas, mitocondrias…) Al final de la G1 se distingue un momento de no retorno, el punto de restricción (punto R), a partir del cual ya es imposible detener que se sucedan las fases siguientes (S, G2 y M). Sin embargo, algunas células permanecen en reposo y, por tanto, no se dividen. A este proceso se le denomina G0.

  • Fase S: se produce la duplicación del ADN, es decir, la síntesis de ADN e histonas, para que cuando posteriormente, durante la mitosis, el ADN se condense para formar los cromosomas, éstos en vez de tener una cromátida, tengan dos.

  • Fase G2: en esta etapa se transcriben y traducen los genes que codifican las proteínas necesarias para que la célula se divida y se duplican los centriolos.

Ciclo celular

Fuente: imagen propia.

Por otro lado, la división celular es el proceso mediante el cual, a partir de una célula madre, se forman 2 células hijas con idéntica dotación cromosómica que la progenitora. Ésta comprende la división del núcleo o mitosis, también denominada cariocinesis, y la división del citoplasma o citocinesis.

 

Entre las causas que desencadenan la división celular se encuentran el aumento del tamaño del citoplasma o de la temperatura y la acción de determinadas sustancias químicas como hormonas, el oxígeno o ciertos nutrientes.

 

 

MITOSIS

La mitosis es el proceso de división celular mediante el cual una célula madre da lugar a dos células hijas con idéntica dotación genética que la de la madre. Durante la división mitótica, ocurren en la célula una serie de cambios morfológicos bien definidos que permiten dividir el proceso en una serie de etapas.

 

  • Profase: los cromosomas empiezan hacerse visibles, y se espiralizan haciéndose más cortos y gruesos. El diplosoma del centrosoma se duplica y emigran a polos opuestos, apareciendo entre ellos el huso acromático. Por último, la membrana nuclear y el nucléolo se fragmentan hasta que desaparecen al final de esta fase.

 

  • Metafase: en esta etapa es cuando mejor se visualizan los cromosomas ya que alcanzan su máximo grado de empaquetamiento. Además, los microtúbulos cinetocóricos se alargan por polimerización y empujan a los cromosomas hasta situarlos en el plano ecuatorial del huso, donde forman la placa ecuatorial o metafásica.

 

  • Anafase: cada cromátida, que ya es un cromosoma hijo o cromosoma anafásico, se desplaza hacia polos opuestos por acortamiento (por despolimerización) de los microtúbulos cinetocóricos.

 

  • Telofase: en ella, desaparecen los microtúbulos cromosómicos cuando los cromosomas hijos ya han alcanzado los polos. Los cromosomas comienzan a descondensarse y alrededor de cada grupo reaparece la membrana nuclear. Finalmente, aparecen de nuevo los nucléolos.

 

Simultáneamente, ocurre la división del citoplasma, la citocinesis, que se da de manera diferente en células animales y en vegetales.

  • En células animales: se produce una estrangulación debido a que en la región ecuatorial aparece un surco recubierto por microfilamentos formando una anillo contráctil que se va estrechando hasta que se separa en dos células hijas.

  • En células vegetales: se lleva a cabo por la formación de un tabique celulósico llamado fragmoplasto el cual no se cierra totalmente sino que queda perforado por unos plasmodesmos.

 

El significado biológico de la mitosis es de una reproducción conservativa, ya que se mantiene el mismo material genético de una generación a otra. Puede darse en seres haploides o diploides. En los seres unicelulares es el modo de crear nuevos individuos y, en los pluricelulares, de generar nuevas células para reparar células heridas para el crecimiento del ser o su desarrollo.

 

En la siguiente imagen, podréis ver un esquema de las etapas de las mitosis.

Mitosis esquema

Fuente: imagen propia.

MEIOSIS

La meiosis es una división reduccional, en la que las células encargadas de formar gametos sufren una serie de transformaciones encaminadas a reducir el número de cromosomas a la mitad que los de la célula madre. De esta manera, una vez que se forme un nuevo individuo, mediante la unión de dos gametos en un proceso de fecundación, su número de cromosomas será idéntico a los de sus progenitores.

La meiosis consta de dos divisiones sucesivas:

 

PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA.

  • PROFASE I: es la más larga y compleja. Se subdivide en cinco fases: Leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno, y diacinesis.

    • Leptoteno: los cromosomas se hacen visibles.

    • Zigoteno: se produce la sinapsis, que consiste en que los cromosomas homólogos se aparean entre sí mediante formación estructura proteica denominada complejo sinaptonémico, que aparea cada gen con su homólogo.

    • Paquiteno: sobrecruzamiento entre las cromátidas no hermanas, que consiste en la rotura e intercambio de fragmentos entre las cromátidas no hermanas de los cromosomas homólogos. Además, se pueden observar los nódulos de recombinación, que son las estructuras proteicas responsables del sobrecruzamiento.

    • Diploteno: los cromosomas homólogos comienzan a separarse, aunque permanecen unidos por los puntos donde ha tenido lugar el sobrecruzamiento, los quiasmas.

    • Diacinesis: los cromosomas se condensan al máximo. En cada bivalente se aprecian las 4 cromátidas (tétradas) y los quiasmas. Además, comienzan a desaparecer la envoltura nuclear y el nucleolo, se forma el huso acromático y empiezan a formarse los microtúbulos cinetocóricos.

  • METAFASE I: los bivalentes se sitúan en el plano ecuatorial de la célula para formar la placa metafásica.

  • ANAFASE I: se rompen los quiasmas, separándose los bivalentes y cada homólogo se desplaza a un polo opuesto de la célula.

  • TELOFASE I: los cromosomas homólogos alcanzan los polos y se obtienen dos células haploides cada una de ellas con un par de cromosomas homólogos. Reaparecen el nucléolo y la membrana nuclear.

 

A continuación, se produce la citocinesis obteniéndose 2 células hijas con la mitad de cromosomas que tenía la célula madre y con 2 cromátidas en cada cromosoma.

 

SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA.

  • PROFASE II: se rompe la envoltura nuclear, se duplican los cromosomas y se forma el huso mitótico.

  • METAFASE II: los cromosomas se sitúan en el huso formando la placa ecuatorial.

  • ANAFASE II: se rompen los centrómeros, y cada cromátida emigra a un polo opuesto.

  • TELOFASE II: los cromosomas se descondensan y se rodean de una envoltura nuclear.

 

Simultáneamente a la telofase, se produce la citocinesis. El resultado final es la formación de cuatro células haploides y genéticamente distintas.

 

Finalmente, el significado biológico de la meiosis es permitir la conservación del número de cromosomas de cada individuo y, por tanto, del número cromosómico de cada especie. Además aumenta la variabilidad genética de los individuos y las especies al producirse el sobrecruzamiento.

 

A continuación, adjunto un esquema con las diferentes fases de la meiosis.

Meiosis esquema
Esquema de meiosis

Fuente: imagen propia.

Para terminar, cabe destacar los CICLOS BIOLÓGICOS, que son tres:

  • Ciclo haplonte: el cigoto se divide por meiosis y se forman adultos haploides que generan gametos haploides mediante mitosis, los cuales por fecundación originan, el cigoto.

  • Ciclo diplonte: el cigoto se divide por mitosis para generar un adulto diploide, que originará gametos haploides, que darán lugar a un gameto diploide por fecundación.

  • Ciclo diplohaplonte: el individuo diploide (esporofito) genera por meiosis. Estas esporas haploides dan lugar a organismos haploides (gametofito) que son los que generan gametos. Tras la fecundación, los gametos forman el cigoto diploide, el cual se divide por mitosis dando lugar al esporofito diploide.

Ciclos biológicos

Fuente: imagen propia.

ACTIVIDADES.

2. ¿En qué se diferencian los términos citocinesis y cariocinesis?

La citocinesis es la separación física del citoplasma en dos células hijas durante la división celular, y se produce al final de la telofase. Sin embargo, la cariocinesis o mitosis, es el proceso de división del núcleo. Como resultado se forman dos células hijas con el mismo número de cromosomas y la misma información genética que la célula madre.

 

3. ¿Qué diferencias hay entre cromátidas hermanas y cromosomas homólogos?

Las cromátidas hermanas son las copias idénticas formadas por la replicación del ADN de un cromosoma, con ambas copias unidas por un centrómero común.

 

Sin embargo, los cromosomas homólogos son un par de cromosomas con el mismo largo, forma y conjunto de genes, que son entregados por progenitores distintos. Estos se emparejan dentro de una célula durante la meiosis.

 

Las cromátidas hermanas son, en general, idénticas porque derivan de un cromosoma original, mientras que los cromosomas homólogos pueden o no ser iguales entre sí porque se derivan de padres diferentes.

 

4. Se sabe que, en los eucariotas, cada cromátida está constituida por una sola molécula de ADN. Indica el número de moléculas de ADN en las siguientes células de una especie con 2n=6:

  • Un espermatozoide: 3 moléculas de ADN.

  • Una célula en metafase mitótica: 6 moléculas de ADN.

  • Una célula en periodo G1: 3 moléculas de ADN.

  • Una célula en período G2: 6 moléculas de ADN.

  • Una célula en profase de la segunda división meiótica: 3 moléculas de ADN.

 

7. Define los siguientes conceptos: periodo G1; cromosoma homólogo; sobrecruzamiento y haploide.

El periodo G1 es la etapa comprendida entre la división y la síntesis de ADN. En ella, la célula lleva a cabo procesos biosintéticos de material celular, fundamentalmente la síntesis de proteínas para que la célula aumente de tamaño y la formación de nuevos orgánulos. Algunas células permanecen en estado de reposo y no se dividen: en este caso, la fase se denomina G0 (que equivaldría a la fase G1). El período de transición entre las fases G1 y S recibe el nombre de punto de restricción.

 

Los cromosomas homólogos son un par de cromosomas con el mismo largo, forma y conjunto de genes, que son entregados por progenitores distintos. Estos se emparejan dentro de una célula durante la meiosis.

 

El sobrecruzamiento consiste en la rotura e intercambio de fragmentos entre cromátidas no hermanas que tiene lugar durante la fase del paquiteno de la profase I de la meiosis. Como consecuencia de este entrecruzamiento, se produce una recombinación génica, es decir, un intercambio de genes entre cromosomas homólogos.

 

Que una célula sea haploide quiere decir que tiene la mitad de cromosomas que el resto de células somáticas que forman el organismo, las cuales son diploides. Por tanto, está formada por 23 cromosomas. Esto es posible gracias a la meiosis, ya que a partir de una célula madre, se originan cuatro células haploides para que al producirse la fecundación se forme un zigoto diploide.

 

8. En relación con la meiosis responde las siguientes cuestiones:

  • ¿Por qué se dice que la primera división meiótica es reduccional?

Se dice que la primera división meiótica es reduccional porque a partir de una célula diploide se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas y, por tanto, células haploides.

 

  • ¿Cuál es el significado biológico de la meiosis?

El significado biológico de la meiosis es que los gametos femeninos (óvulos )y masculinos (espermatozoides) contengan la mitad de cromosomas que el resto de las células somáticas para que, cuando se dé la fecundación, el embrión resultante tenga la carga genética correcta (2n) y no el doble que sus progenitores.

 

9. Compara la mitosis con la meiosis en cuanto a:

  • Tipos de células implicadas.

  • Anafase de mitosis y anafase de la primera división meiótica.

  • Resultado del proceso.

En primer lugar, la mitosis se da en células somáticas y la meiosis en células germinales. Por otro lado, en la anafase de la mitosis se separan las cromátidas, mientras que en la primera división meiótica se separan los pares de cromosomas homólogos. Finalmente, el resultado de la mitosis es la formación de dos células idénticas entre sí y a la progenitora, y la meiosis da lugar a cuatro células haploides que son los gametos.

 

 

ACTIVIDADES P.A.U.

12. Describa los acontecimientos celulares más relevantes de la profase I de la meiosis. Exponga las consecuencias genéticas y evolutivas de la profase I de la meiosis. (Opción B- Junio 2001)

Los acontecimientos celulares más relevantes de la profase I de la meiosis son los siguientes. Primero, la cromatina se condensa y se forman los cromosomas, que están compuestos por dos cromátidas hermanas. A continuación, tiene lugar la sinapsis que es un proceso en el que los cromosomas homólogos se aparean entre sí mediante la formación de una estructura proteica denominada complejo sinaptonémico, que aparea cada gen con su homólogo. Estos dos cromosomas homólogos unidos se denominan bivalente. Posteriormente, se produce el sobrecruzamiento donde las cromátidas de los cromosomas homólogos intercambian fragmentos de material genético y quedan unidos por esos puntos que se denominan quiasmas. Por último, desaparece la membrana nuclear y los bivalentes quedan libres en el citoplasma.

 

Las consecuencias genéticas y evolutivas de la profase I meiótica son que los cromosomas homólogos se emparejan y luego se separan para dar lugar a dos células hijas con la mitad de información que la célula madre. Además, las distintas posibilidades de reparto en la segregación de los cromosomas parentales en la primera división meiótica contribuye a la variabilidad genética.

 

15. A la vista del esquema responda razonadamente a las siguientes preguntas: (Opción A-junio 2001)

  • Indique qué momento del ciclo celular representan los esquemas arriba indicados, lo que señalan los números, y describa los fenómenos celulares que ocurren en A, B y C.

El momento del ciclo celular que representan los esquemas es la mitosis. Las figuras A, B, C y D representan la profase, la figura E la metafase, la F la anafase, la G la telofase y, finalmente, la H la citocinesis, es decir, la división del citoplasma.

 

Por otro lado, el número 1 indica un cromosoma profásico, el 2 indica los centriolos y el 3 el huso acromático.

 

En las figuras A, B y C tiene lugar la profase. En la figura A, comienza la profase y se descondensa la cromatina. En la B, se produce la duplicación de los centriolos y, finalmente, en la C ambos centriolos migran a los polos opuestos de la célula.

 

  • Diga si los dibujos corresponden a una célula animal o vegetal. Indique, razonando la respuesta, dos características en las que se basa.

Los dibujos corresponden a la mitosis de una célula animal ya que posee centriolos, no presenta pared celular y se está dividiendo por estrangulación.

 

16. A la vista de la imagen, conteste las siguientes cuestiones: (Opción A- Junio 2003)

  • ¿Qué etapa de la mitosis representa? ¿Qué indican las flechas A, B y C? ¿Se trata de una célula animal o vegetal? Razone la respuesta. Describa detalladamente los fenómenos celulares que ocurren en esta etapa.

Esta imagen representa el inicio de la telofase de la mitosis, ya que las cromátidas hermanas de los cromosomas se encuentran en los polos de la célula y se está formando el anillo contráctil para la división del citoplasma por estrangulación.

 

La flecha A indica las cromátidas, la B el huso acromático y la C el anillo contráctil.

 

Se trata de una célula animal, puesto que no posee pared celular, presenta una forma esférica y se está dando una división del citoplasma por estrangulación mediada por un anillo contráctil.

 

  • Describa los fenómenos celulares que tienen lugar en las restantes etapas de la mitosis. Explique cuál es el significado biológico de la misma.

La mitosis comienza con la profase. Las cromátidas 2n comienzan a condensarse. Los nucleolos desaparecen. Los centrosomas se forman y se van alejando hacia los polos opuestos de la célula. La envoltura nuclear desaparece y se forman en cada cromática los cinetocoros.

A continuación, se da la metafase. En esta etapa los cromosomas se adhieren al huso mitótico mediante los cinetocoros, que son unas estructuras que se encuentran en el telómero. De esta forma, encontramos una placa ecuatorial. El huso mitótico se compone de los centrosomas, los microtúbulos polares y las fibras cinetocóricas.

 

Seguidamente, se produce la anafase. Los cromosomas son arrastrados hacia los polos de la célula por el huso mitótico de los centrosomas. Los cromosomas que son arrastrados son cromosomas anafásicos, es decir, sólo una cromática de cada cromosoma de la metafase.

 

Finalmente, en la telofase encontramos ya dos juegos de cromátidas idénticas en cada polo de la célula. La membrana nuclear y el nucleolo se forman de nuevo y el material genético se descondensa.

 

El significado biológico de la mitosis es de una reproducción conservativa, ya que se mantiene el mismo material genético de una generación a otra. Puede darse en seres haploides o diploides. En los seres unicelulares es el modo de crear nuevos individuos y, en los pluricelulares, de generar nuevas células para reparar células heridas para el crecimiento del ser o su desarrollo.

 

Espero que os haya resultado útil y ¡nos vemos en el próximo post! ;-)

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