BASES DE LA REPRODUCCIÓN CELULAR
Cuando una célula se divide debe transmitir a
sus células hijas los requisitos esenciales para la vida: la información
hereditaria para dirigir los procesos vitales y la de los materiales en el
citoplasma que necesita la célula hija para sobrevivir y utilizar la
información hereditaria.
La información hereditaria de todas las células
vivas se encuentra en el ácido desoxirribonucleico (DNA). Como muchas moléculas
biológicas grandes, una molécula de DNA consta de una larga cadena de pequeñas
subunidades, llamadas nucleótidos. Las unidades de herencia, los genes, son
segmentos de DNA de unos cuantos cientos a varios miles de nucleótidos de
longitud. La secuencia de nucleótidos en un gen, codifica la información para
sintetizar el RNA y las moléculas proteicas necesarias para construir y llevar
a cabo las actividades metabólicas.
Para que cualquier célula sobreviva debe tener
un juego completo de instrucciones genéticas. Por lo tanto, cuando una célula
se divide no puede simplemente dividir sus genes por la mitad y darle a cada
célula hija la mitad de un conjunto. En lugar de eso, la célula debe primero
duplicar su DNA.
CICLO CELULAR EUCARIOTICO
La mayor parte de la vida de una célula la pasa
en Interface. La interface se inicia en un periodo en que no se sintetiza DNA,
posteriormente ocurre síntesis de DNA y después, se presenta un periodo en el
que tampoco se sintetiza DNA.
El periodo posterior a la división celular más
reciente y previa a la duplicación de cromosomas es la fase G1. Aunque
la designación de “primer nexo” en la síntesis de DNA hace suponer que la
célula está descansando antes de proceder a sintetizar el DNA, no sucede así. De
hecho, la mayor parte del crecimiento y de la actividad de la célula ocurre en
la fase G1. La célula adquiere
nutrimientos de por medio, lleva a cabo sus funciones especializadas y crece.
Más tarde, en la fase G1, en un
punto llamado de restricción, en la célula ocurre una especie de “evaluación
interna” de su capacidad para completar el ciclo celular y producir dos células
hijas viables. Si la evaluación resulta negativa, la célula no se divide; si
resulta positiva, la célula está autorizada para duplicar el DNA y entrar en la
división celular.
La duplicación de cromosomas define la S o fase
de síntesis, ya que este es el único
momento de síntesis de DNA que ocurre en condiciones normales. Cada cromosoma
se duplica solo una vez. Durante la fase S, las células animales también
duplican sus centriolos.
El periodo posterior a la síntesis de DNA, pero
previo a la próxima división celular, es la fase G2, la
célula ya está autorizada para efectuar la división celular antes de hacerlo en
la fase G2. Durante la mayor parte de esta fase se sintetizan las moléculas
necesarias de DNA para la división celular.
INTERFASE
La interface es el periodo en el cual las
células llevan a cabo una serie de actividades, distintas a la mitosis. La interface
no es parte del periodo de la mitosis. Frecuentemente, las células crecen en
tamaño durante la interface y llevan a cabo actividades vitales, tales como la
síntesis y el movimiento de materiales hacia dentro y fuera de la célula.
Durante la interface se forman en la célula muchas clases de materiales
incluyendo enzimas y otros tipos de proteínas. Muchos de los materiales
formados durante este periodo se almacenan para usarse en la mitosis.
Durante la interface ocurre un evento muy
importante: los cromosomas se duplican. El DNA dentro de los cromosomas se
duplica. Esta duplicación del DNA resulta en la duplicación del número de
cromosomas. En este punto, la célula tiene 2 juegos idénticos de cromosomas.
MITOSIS
En toda mitosis la célula en división se
caracteriza por la presencia de dos componentes fundamentales que, normalmente,
constituyen la figura mitótica: el aparato cromático y el acromático. El
primero lo forman los cromosomas. En cierto sentido, podemos incluir también el
nucléolo, ya que participa en el ciclo mitótico. El segundo lo forman los centriolos,
ásteres y huso.
Profase:
La Profase supone aproximadamente un 40% del
tiempo total de la mitosis. Implica una serie de cambios tanto morfológicos
como en el estado físico-químico de la célula. En la etapa comprendida entre G2
y la profase hay una desorganización y reorganización del cito esqueleto que
estaba manteniendo en la interface la forma celular. En células vegetales no
ocurre así porque la pared celular es rígida.
Metafase:
Durante la Metafase, los micros túbulos
cromosómicos que se mueven hacia los polos opuestos participan en una batalla,
en la cual cada uno de ellos jala hacia su propio polo. Parece ser que, los micro
túbulos cinetocóricos largos jalan más fuerte que los cortos. Por lo tanto, si
un cromosoma está más alejado de un cromosoma que el otro; es arrastrado hacia
el polo más distante. También es posible que en esta etapa, los cromosomas sean
alejados de los polos; mientras más cercano se encuentre un cromosoma a un
polo, será empujado con mayor fuerza. Al ser empujado hacia el polo más
distante o alejado del polo más cercano, o ambas cosas, cada cromosoma termina
alineado a lo largo del eje ecuatorial de la célula, el centro entre ambos
polos. La metafase termina cuando ambos polos. La metafase termina cuando todos
los cromosomas se han alineado en el ecuador.
Anafase:
Al inicio de la Anafase, el centrómero de cada
cromosoma se divide y las clemátides hijas se separan en dos cromosomas hijos
independientes. Los cinetocoros realizan algunos movimientos moleculares. Los
“motores” proteicos dentro de los cinetocoros, parecidos a los que ocasionan la
inclinación de los cilios y los flagelos, jalan a los cinetocoros (y a los
cromosomas unidos a ellos) hacia el polo a lo largo de los microtúbulos
cinetocóricos. Simultáneamente los microtúbulos se desensamblan dentro de los
cinetocoros de tal manera que los microtúbulos se acortan aproximadamente a la
misma velocidad que los cinetocoros se mueven hacia los polos.
La utilidad y precisión de los mecanismos de la
clasificación y separación de cromosomas no depende del número de cromosomas en
una célula. La mitosis funciona igual en células que tienen unos cuantos
cromosomas, como las de las moscas de la fruta (8 cromosomas), que en las que
contienen cientos de ellos, como las células de las “colas de caballo” y de
algunos helechos. Esto mismo ocurre en las células haploides, diploides y poliploides.
Telofase:
Cuando los cromosomas llegan a los polos, se
inicia la Telofase (la “etapa final”). El huso se desintegra. Las vesículas que
se formaron, cuando se ha roto la antigua membrana nuclear durante la profase
tardía, se unen alrededor de cada grupo de cromosomas formando dos nuevas
membranas nucleares.
Los cromosomas se extienden nuevamente y
reaparece el nucléolo. En casi todas las células la citocinesis ocurre durante
la Telofase, encerrando cada uno de los núcleos hijos en una célula independiente
CITOCINESIS
En la mayor parte de las células, durante la
telofase se inicia la división del citoplasma en dos mitades casi iguales. En
las células animales, los micro filamentos compuestos de las proteínas actina y
miosina forman anillos alrededor del plano ecuatorial de la célula, rodeando
los restos del huso mitótico. El micro filamentos se fijan a la membrana
plasmática. Durante la citocinesis, los anillos se contraen y jalan al plano
ecuatorial de la célula. Finalmente la “cintura” se contrae completamente
dividiendo al citoplasma en dos células hijas.
La citocinesis en las células vegetales es muy
diferente, probablemente debido a que las paredes celulares
MEIOSIS
Las células especializadas que se unen durante
la reproducción sexual se llaman gametos o células sexuales. En la hembra, los gametos se llaman óvulos
o huevos. En un macho los gametos se llaman espermatozoides. La unión de un
óvulo y un espermatozoide se llama fecundación. La célula que se forma por la
unión de estos dos gametos se llama cigoto.
La meiosis es la división celular en la que el
número de cromosomas se divide a la mitad y se forman gametos. La meiosis
comprende la división de una célula que comienza con el número diploide de
cromosomas. La célula pasa por dos divisiones sucesivas, pero los cromosomas se
duplican solo una vez. Las dos divisiones tienen como resultado cuatro células
hijas. Cada célula contiene solamente la mitad del número de cromosomas de la
célula madre.
La interface antes de la meiosis es similar a la
interfase antes de la mitosis. Se forman proteínas y otros componentes, se
almacena y usa energía y se intercambian materiales con el ambiente.
ETAPAS DE LA MEIOSIS
La meiosis consiste en dos divisiones sucesivas,
cada una de las cuales se divide en fases similares a las de la mitosis. La
primera división se llama Meiosis I y la segunda Meiosis II.
1.- En la Profase I, la primera profase de la
meiosis, la cromatina se acorta y se condensa. Cada cromosoma es visible en
forma de dos cromátides unidas por un centrómero. La membrana nuclear y el nucléolo
se rompen. Se forma el huso mitótico entre los polos opuestos de la célula.
En la Profase I de la meiosis ocurre un evento
que no ocurre durante la mitosis. A medida que los cromosomas se hacen
visibles, los cromosomas homólogos, se alinean. Los homólogos llevan el mismo
tipo de información genética y en el mismo orden. Los homólogos en cada par se
entrelazan estrechamente. El pareo de homólogos en la profase I se llama
sinapsis. Cada cromosoma se conforma de cromátides. Las cuatro cromátidas de un
par homologo constituyen una tétrada.
Cuando los homólogos se aparean durante la
sinapsis, sus cromátidas, frecuentemente, se doblan una alrededor de la otra. A
veces, las cromátidas se rompen en intercambian partes. Este intercambio de
pedazos de material de cromátidas entre cromosomas homólogos durante la meiosis
se llama entrecruzamiento.
2.- Durante la Metafase I las tétradas se
alinean a lo largo del ecuador de la célula. Los homólogos están pareados a lo
largo de este ecuador. Las tétradas se alinean en ángulo recto con las fibras
del huso mitótico. Cada cromosoma está pegado a una de las fibras del huso
mitótico.
3.- Durante la Anafase I, los pares homólogos de
cromosomas se separan. Un cromosoma de cada par se mueve hacia el polo de una
célula. El otro cromosoma del par se mueve hacia el polo opuesto. Cada
cromosoma se compone todavía se compone de dos cromátidas unidas por un
centrómero. Las cromátidas no se separan en este momento como ocurre en la
mitosis.
4.- Durante la Telofase I se divide el
citoplasma formando dos células. Cada célula contiene un miembro de cada par de
cromosomas homólogos. El número de cromosomas se ha reducido a haploide. La
membrana nuclear se forma alrededor de los cromosomas en cada nueva célula.
Después de la Telofase I se completa la primera
división celular de la meiosis. Las dos células entran en una fase llamada interinéis.
La interinéis es similar a la interfase, pero los cromosomas no se duplican. La
segunda división celular de la meiosis ocurre en las dos células formadas por
la primera división celular
5.- Durante la Profase II, la segunda división
celular de la meiosis, la membrana nuclear y el nucléolo se rompen. Los
cromosomas se acortan y se hacen visibles. Cada cromosoma se compone de dos cromátidas
unidas por un centrómero.
6.- Durante la Metafase II las cromátidas,
todavía pegadas por el centrómero se mueven hacia el ecuador de la célula.
7.- Durante la Anafase II las cromátidas se
separan. Una cromátida de cada cromosoma se mueve hacia un polo de la célula.
La otra cromátida se mueve hacia el polo opuesto.
8.- Durante la Telofase II el citoplasma se
divide, formando dos células, cada una con el numero monoploide de cromosomas.
En cada célula hija, se forma la membrana nuclear alrededor de los cromosomas