4. CÉLULA EUCARIOTA: FUNCIÓN DE REPRODUCCIÓN

4.1. CICLO CELULAR

Secuencia regular de crecimiento y división celular por la que atraviesan las células. La duración del ciclo celular es variable. En los seres unicelulares, el ciclo es muy corto. En los seres pluricelulares, lo principal es la capacidad de división del conjunto y la división está supeditada a mantener un número óptimo que mantenga el organismo. Tiene dos fases: una interfase y una fase M.

La interfase

Es el periodo que transcurre entre 2 divisiones celulares sucesivas. En ella se produce una intensa actividad bioquímica que prepara la fase de división. A su vez, comprende 3 fases:

• G1: se produce crecimiento celular y aumenta la cantidad de biomoléculas y de estructuras citoplasmáticas. El ADN se transcribe para dirigir la síntesis de proteínas. Cuando se alcanza el punto R, la célula tiene que finalizar el proceso.
• Fase S: se inicia la síntesis de ADN y termina cuando todo el ADN (núcleo) se ha duplicado.
• Fase G2: finaliza la duplicación de centriolos, organizándose en 2 pares de centriolos. La cromatina empieza a condensarse y se sintetizan proteínas.

Fase M

La célula madre se divide en 2 células hijas con idéntica dotación cromosómica que la progenitora. Esta comprende la cariocinesis y la citocinesis. Cuando la célula entra en estado de reposo, se dice que ha entrado en fase G0, y cuando algunas células se quedan en esa fase para siempre, se llaman quiescentes. Los factores de crecimiento activan los protooncogenes. Los protooncogenes modificados se llaman oncogenes. Tras un número limitado de divisiones, las células mueren para mantener el funcionamiento del sistema. Esto es apoptosis.

4.2. MITOSIS: ETAPAS E IMPORTANCIA BIOLÓGICA

Este proceso supone el reparto equitativo de información genética a los 2 núcleos hijos. Se divide en 4 fases:

Profase

Comienza cuando se visualizan los cromosomas como filamentos delgados del núcleo. Estos se hacen más cortos y se condensa el ADN. Aparecen los nucleolos. En el citoplasma, se inicia la formación de huso acromático, que es una estructura bipolar compuesta por microtúbulos. Cada par de centriolos se dirige a polo opuesto de la célula en células animales. Se observan cuerpos individuales constituidos por 2 cromátidas hermanas que se hacen más cortas y se forma en cada una el cinetocoro. En la prometafase, la envoltura celular se fragmenta y cada cromosoma se une a través de su cinetocoro a microtúbulos del huso mitótico. Los microtúbulos que se quedan unidos se denominan microtúbulos cinetocóricos, que conectan los cromosomas con los polos.

Metafase

Los cromosomas alcanzan su máximo nivel de empaquetamiento. Se diferencian 3 tipos de microtúbulos: los astrales (parten en todas partes desde diplosomas y generan fuerzas que separan los 2 polos), los polares (solapan y empujan separando los polos) y los cinetocóricos (responsables del movimiento de cromosomas en mitosis y por los que se constituye la placa ecuatorial).

Anafase

Comienza con la separación simultánea de cromátidas hermanas de cada cromosoma. Cada cromátida se desplaza hacia uno de los polos por acortamiento de microtúbulos cinetocóricos, al despolimerizarse su extremo polar. Termina cuando los cromosomas se agrupan en los polos. Desaparecen los cinetocoros.

Telofase

Los microtúbulos polares se alargan separando los polos de la célula. Los dos conjuntos empiezan a descondensarse y se posibilita la formación de nucleolos a partir de las regiones organizadoras de nucleolos de ADN. Cada grupo se rodea de una nueva envoltura nuclear y se forman dos núcleos hijos.

4.3. CITOCINESIS

Es la división del citoplasma, que comienza al final de la anafase y continúa en la telofase. Durante la citocinesis, los componentes citoplasmáticos se reparten en 2 células hijas. En células animales, ocurre por estrangulamiento. Se inicia con la formación de un surco en la membrana plasmática, que se origina por la formación de un anillo contráctil interno, situado debajo de la membrana. Este anillo se contrae y el surco se estrecha, separando las células hijas. En células vegetales, se forman vesículas, cuyo interior contiene polisacáridos en la zona ecuatorial (fragmoplasto). Las vesículas se fusionan y dan lugar a la placa celular. A partir de sus membranas se forman otras plasmáticas quedan puentes de comunicación llamados plasmodesmos. Los extremos crecen y se fusionan con la membrana plasmática. Entre las células hijas queda una capa de polisacáridos que forma la lámina media, donde la célula deposita celulosa y forma la pared celular.

4.4. MEIOSIS: ETAPAS E IMPORTANCIA BIOLÓGICA

Es un mecanismo especial de división celular, por el cual, a partir de una célula diploide, se originan 4 células hijas haploides. Su finalidad es formar células destinadas a la reproducción sexual. Es una división reduccional donde las células hijas tienen la mitad de cromosomas que la célula madre. Consiste en 2 divisiones celulares consecutivas, precedidas de 1 sola duplicación del ADN, por lo que se forman 4 células hijas haploides. Sus objetivos son:

• Reducir el número de cromosomas y establecer reestructuraciones en los cromosomas homólogos mediante intercambio de ADN. La meiosis es un tipo de división celular ligado a la reproducción sexual.
• Los gametos o células reproductoras son haploides, de forma que al unirse en fecundación originan un cigoto diploide, que es la primera célula del nuevo individuo, que tras sucesivas mitosis dan lugar al organismo adulto. Se produce una redistribución genética debido a 2 fenómenos:
  • El entrecruzamiento cromosómico de la profase 1 que conlleva a una recombinación de genes.
  • La segregación al azar de cromosomas maternos y paternos.

Primera división meiótica

Profase 1

Los cromosomas se condensan de nuevo y se inicia la formación de huso mitótico y desaparece la envoltura nuclear. Se desarrolla el huso mitótico. Se distinguen las siguientes etapas:

• Leptoteno: los filamentos de ADN se condensan y se hacen cada vez más visibles al microscopio óptico.
• Zigoteno: comienza la sinapsis y como resultado la formación de cromosomas dobles (bivalentes) en los cuales hay 4 cromátidas y 2 centrómeros.
• Paquiteno: se inicia el entrecruzamiento cromosómico, que supone rotura de ADN de 2 cromátidas homólogas. Como consecuencia, se produce recombinación genética y se crean cromosomas con mezcla de ADN de cromosomas iniciales.
• Diploteno: los 2 cromosomas homólogos de cada bivalente empiezan la desinapsis. Estos cromosomas están unidos mediante quiasmas.
• Diacinesis: en cada cromosoma homólogo se diferencian 2 cromátidas hermanas. Desaparece el nucleolo y la envoltura nuclear.

Metafase 1

Se forma la placa metafásica y cada cromosoma homólogo está unido a través de fibras cinetocóricas a polos opuestos de la célula. La orientación de cada par de homólogos se realiza al azar, causando variabilidad de gametos.

Anafase 1

Se separan los cromosomas homólogos constituidos por 2 cromátidas, que se dirigen a polos opuestos de la célula.

Telofase 1

Se agrupan los cromosomas hijos en los polos de la célula y se reconstruyen dos núcleos hijos. En la citocinesis 1, se forman 2 células hijas haploides, con la mitad de cromosomas que la célula madre, aunque el ADN está duplicado y cada cromosoma está formado por 2 cromátidas hermanas.

Segunda división meiótica

Profase 2

Los cromosomas se condensan de nuevo y se inicia la formación de huso mitótico y desaparece la envoltura nuclear.

Metafase 2

Los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial. Los microtúbulos se orientan en direcciones opuestas a partir de cinetocoros de ambas cromátidas.

Anafase 2

Las 2 cromátidas de cada cromosoma se separan, dirigiéndose a polos opuestos de la célula.

Telofase 2

Se agrupan los cromosomas hijos en los polos de la célula y se forman nuevas envolturas celulares. Los cromosomas se van descondensando.