Fases de la Mitosis
Profase
La profase es la primera fase de la mitosis. En ella se produce la condensación de todo el material genético (ADN) que normalmente existe en forma de cromatina condensada dentro de una estructura altamente ordenada llamada cromosoma y el desarrollo bipolar del huso acromático.
Prometafase
En la prometafase se produce la fragmentación de la envoltura nuclear y, en consecuencia, el citoplasma y el nucleoplasma se mezclan. Los cromosomas, en cambio, permanecen dentro del huso mitótico. En la región del centrómero se desarrollan dos complejos llamados cinetocoros, uno por cada cromátida, que son el punto de anclaje de los microtúbulos. Por eso, la prometafase llegó a ser conocida como la “danza de los cromosomas”.
Metafase
En la metafase, los centrómeros acaban alineándose en la placa ecuatorial, de tal forma que las cromátidas de cada cromosoma quedan mirando hacia los polos opuestos.
Anafase
Esta etapa comienza cuando las proteínas que mantenían unidas a las cromátidas hermanas se separan. Las cromátidas se desplazan hacia los polos del huso gracias al desensamblaje de los microtúbulos en el extremo próximo a los cinetocoros. A medida que los microtúbulos se acortan, los cinetocoros se van separando cada vez más del plano del ecuador.
Telofase
La telofase revierte los efectos introducidos por la profase y la prometafase. Alrededor de los cromosomas se reconstruyen las envolturas nucleares, aparecen los nucléolos y se dispersa la cromatina, dejando de distinguirse los cromosomas.
Citocinesis
La citocinesis es un proceso independiente, que se inicia simultáneamente a la telofase. Técnicamente no es parte de la mitosis, sino un proceso aparte, necesario para completar la división celular. En las células animales, se genera un surco de escisión (cleavage furrow) que contiene un anillo contráctil de actina en el lugar donde estuvo la placa metafásica, estrangulando el citoplasma y aislando así los dos nuevos núcleos en dos células hijas. Tanto en células animales como en plantas, la división celular está dirigida por vesículas derivadas del aparato de Golgi, que se mueven a lo largo de los microtúbulos hasta la zona ecuatorial de la célula. En plantas, esta estructura se fusiona en una placa celular en el centro del fragmoplasto y se desarrolla generando una pared celular que separa los dos núcleos. El fragmoplasto es una estructura de microtúbulos típica de plantas superiores, mientras que algunas algas utilizan un vector de microtúbulos denominado ficoplasto durante la citocinesis. Al final del proceso, cada célula hija tiene una copia completa del genoma de la célula original.
Cromosomas Homólogos
Los cromosomas homólogos son aquellos que forman un par y se recombinan durante la meiosis. Tienen la misma estructura y los mismos loci pero distintos alelos, ya que cada uno procede de un progenitor.
Cromosomas Sexuales
Los cromosomas sexuales determinan el sexo. Las hembras son XX y los machos XY.
Meiosis
La meiosis es un proceso que sólo afecta a las células germinales (nunca a las somáticas), a partir de las cuales se forman los gametos: células haploides (n) originadas a partir de células diploides (2n). Tiene lugar en todos los ciclos biológicos en los que hay reproducción sexual. La meiosis implica una reducción cromosómica que se hace necesaria a fin de mantener constante el número de cromosomas de la especie. En esencia, en la meiosis se suceden dos divisiones del núcleo con una sola división (escisión) de los cromosomas. El proceso discurre mediante dos divisiones celulares:
- División reduccional (mitosis heterotípica): en la que tiene lugar la reducción del número de cromosomas a la mitad.
- División ecuacional (mitosis homeotípica)
Importancia Biológica de la Meiosis
La consecuencia biológica y genética más importante de la meiosis es la variabilidad genética a que da lugar como resultado de la recombinación génica que se produce tras el entrecruzamiento. Es decir, la meiosis, como fuente de variabilidad de caracteres, contribuye al fenómeno evolutivo de las especies.
Teoría Cromosómica de la Herencia
Cuando Mendel realizó sus experimentos, no se conocía la existencia de la molécula de ADN ni, por tanto, que esta se encontrara en los cromosomas. Los investigadores de finales del siglo pasado y principios del actual elaboraron la teoría cromosómica de la herencia mendeliana, según la cual los genes residen en los cromosomas. En 1902, Sutton, en EEUU, y Boveri, en Alemania, observaron que había un paralelismo entre la herencia de los factores hereditarios y el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis y la fecundación, por lo que dedujeron que los factores hereditarios residían en los cromosomas. Esta afirmación sirvió de base para la formulación de la teoría cromosómica de la herencia unos años más tarde.
En 1909, Johannsen designó el factor hereditario de Mendel con el término gen. En 1910, Morgan, observó en sus experimentos con la mosca del vinagre que los machos de esta especie tenían tres pares de cromosomas homólogos, llamados autosomas, y un par de cromosomas parecidos, pero no idénticos, a los que designó con las letras X e Y y denominó heterocromosomas o cromosomas sexuales, ya que son los responsables del sexo.
Más tarde, Morgan descubrió que muchos caracteres hereditarios se transmiten juntos, como por ejemplo, el color del cuerpo de la mosca, el color de los ojos, el tamaño de las alas, etc. Después de efectuar numerosos cruces comprobó que había cuatro grupos de genes que se heredaban ligados. Se llegó a la conclusión de que los genes estaban en los cromosomas y que estos se encontraban en el mismo cromosoma tendían a heredarse juntos, por los que se denominó genes ligados. Posteriormente, Morgan determinó que los genes se localizan sobre los cromosomas de forma lineal y que el intercambio de fragmentos de cromosomas se corresponde con el fenómeno de la recombinación. También afirmó que los cromosomas conservan la información genética y la transmiten de generación mediante la mitosis. Todas estas observaciones permitieron a Morgan elaborar la teoría cromosómica de la herencia.
En la actualidad sabemos muchas cosas que desconocían los genetistas de principio de siglo, sobre todo que los genes son porciones concretas de ADN. Por ello, hoy nos parece evidente que los genes estén en los cromosomas, ordenados linealmente.
El genotipo es el contenido genómico específico de un individuo, en forma de ADN. Junto con la variación ambiental que influye sobre el individuo, codifica el fenotipo del individuo. De otro modo, el genotipo puede definirse como el conjunto de genes de un organismo y el fenotipo como el conjunto de rasgos de un organismo. Por tanto, los científicos y los médicos hablan a veces por ejemplo del (geno)tipo de un cáncer particular, separando así la enfermedad del enfermo. Aunque pueden cambiar los codones para distintos aminoácidos por una mutación aleatoria (cambiando la secuencia que codifica un gen), eso no altera necesariamente el fenotipo.
Leyes de Mendel
1ª Ley de Mendel: Ley de la Uniformidad
Establece que si se cruzan dos razas puras para un determinado carácter, los descendientes de la primera generación serán todos iguales entre sí (igual fenotipo e igual genotipo) e iguales (en fenotipo) a uno de los progenitores. No es una ley de transmisión de caracteres, sino de manifestación de dominancia frente a la no manifestación de los caracteres recesivos. Por ello, en ocasiones no es considerada una de las leyes de Mendel. Indica que da el mismo resultado a la hora de descomponerlo en fenotipos.
2ª Ley de Mendel: Ley de la Segregación
Conocida también, en ocasiones como la primera Ley de Mendel, de la segregación equitativa o disyunción de los alelos. Esta ley establece que durante la formación de los gametos cada alelo de un par se separa del otro miembro para determinar la constitución genética del gameto filial. Es muy habitual representar las posibilidades de hibridación mediante un cuadro de Punnett.
Mendel obtuvo esta ley al cruzar diferentes variedades de individuos heterocigotos (diploides con dos variantes alélicas del mismo gen: Aa), y pudo observar en sus experimentos que obtenía muchos guisantes con características de piel amarilla y otros (menos) con características de piel verde, comprobó que la proporción era de 3:4 de color amarilla y 1:4 de color verde (3:1). Según la interpretación actual, los dos alelos, que codifican para cada característica, son segregados durante la producción de gametos mediante una división celular meiótica. Esto significa que cada gameto va a contener un solo alelo para cada gen. Lo cual permite que los alelos materno y paterno se combinen en el descendiente, asegurando la variación. Para cada característica, un organismo hereda dos alelos, uno para cada pariente. Esto significa que en las células somáticas, un alelo proviene de la madre y otro del padre. Éstos pueden ser homocigotos o heterocigotos.
3ª Ley de Mendel: Ley de la Segregación Independiente
En ocasiones es descrita como la 2ª Ley. Mendel concluyó que diferentes rasgos son heredados independientemente unos de otros, no existe relación entre ellos, por tanto el patrón de herencia de un rasgo no afectará al patrón de herencia de otro. Sólo se cumple en aquellos genes que no están ligados (en diferentes cromosomas) o que están en regiones muy separadas del mismo cromosoma.
Ciclo Celular
La duplicación de los cromosomas se da al comienzo de la mitosis, en la interfase, y se denominó fase S. El intervalo en el ciclo celular entre el final de la mitosis y el principio de la fase S se llamó fase G1, y el intervalo entre el final de la fase S y el inicio de la mitosis se denominó fase G2. A la mitosis, junto con la citocinesis, se la encuadró en la fase M. La duración de las fases es muy desigual. Las fases G1 y G2 son mucho más que meros periodos de descanso entre las fases S y M. La fase G1 es la más activa y en ella tiene lugar la mayor parte de la síntesis del ARN. Su duración depende de las condiciones externas y de las señales procedentes de otras células. La progresión del ciclo celular está altamente regulada mediante proteínas denominadas cinasas dependientes de ciclina (Cdk) que solo se activan si se asocian con diferentes ciclinas. La acción de las Cdk depende de los puntos de control que retrasan la entrada en la siguiente fase del ciclo si la fase previa no se ha completado satisfactoriamente o si el ADN ha sido dañado por radiaciones o agentes químicos, dando tiempo a la activación de sistemas reparadores. El mal funcionamiento de estos mecanismos de control puede llevar a la proliferación de células anómalas y a la aparición de cáncer.