La división celular | Estudiando la vida

la división de las células

Hola laectores y bienvenidos esta nueva entrada en la que hablaremos de la reproducción celular. ¿Cómo son capaces nuestra células de dividirse?? ¿Cómo es que no se duplica el número de cromosomas de una generación a otra?

Lo primero de todo, debemos saber que el ciclo celular va desde que se forma una célula, por división de otra preexistente, hasta que se divide para dar lugar a 2 nuevas células. Este proceso, puede durar desde 8 horas hasta 100 días, y se divide en 2 fases:

La interfase, Durante esta etapa de larga duración, hay una gran actividad metabólica, se produce un aumento de tamaño de la célula y la duplicación del ADN. Además, se diferencian 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.

Seguido de este proceso aparece la división celular, es decir, el proceso mediante el cual, a partir de una célula madre, se forman 2 células hijas con idéntica dotación cromosómica que la progenitora. Ésta comprendedos etapas, la división del núcleo o mitosis( cariocinesis ), y la división del citoplasma o citocinesis. La división celular puede ser desencadenada por factores como:

-Aumento del tamaño del citoplasma

-Acción de ciertas sustancias químicas

-Aumento de la temperatura...

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, se acortan y se haen más 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.

Aquí tenéis una imagen de ambas:

Tras haber explicado la mitosis aquí os dejo unos dibujos del proceso que espero que os sirvan

MEIOSIS

La meiosis es una división en la cual se reduce el número de cromosomas, por lo que la que las células encargadas de formar gametos sufren una serie de transformaciones encaminadas a reducir este número a la mitad que los de la célula madre.Así, 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 de la meiosis.

PROFASE I: 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. Aquí tenéis una imagen

en caso de curiosidasd.

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 meiotica

-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 4 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, os dejo un esquema con las diferentes fases de la meiosis. Además de otra imagen con las diferencias entre la mitosis y la meiosis.

A continuación os djeo unas actividades resueltas relacionadas con este tema.

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

La citocinesis consiste en la división del citoplasma mientras que la cariocinesis consiste en la división del núcleo.

3.- ¿Qué diferencias hay entre cromátidas hermanas y cromátidas homólogas?

Los cromosomas homólogos están formados por dos cromáticas y portan información para lo mismo pero no tienen porque llevar la misma información genética mientras que las cromátidas hermanas portan idéntica información genética.

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::

a) Un espermatozoide. 3 moléculas ADN.

b) Una célula en metafase mitótica. 6 moléculas ADN.

c) Una célula en periodo G1. 3 moléculas ADN.

d) Una célula en período G2. 6 moléculas ADN.

e) Una célula en profase de la segunda división meiótica. 3 moléculas ADN.

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

Periodo G1: etapa en la que se sintetizan las proteínas necesarias para que la célula aumente de tamaño y se forman nuevos orgánulos.

Cromosoma homólogo: dos cromosomas de forma y tamaño semejante que se recombinan durante la meiosis. Tienen la misma estructura y los mismos genes pero pueden tener distintos alelos, ya que cada uno procede de un progenitor diferente.

Sobrecruzamiento: proceso en el que se lleva a cabo la ruptura e intercambio de fragmentos entre cromátidas no hermanas.

Haploide: se refiere a una célula u organismo con un único conjunto de cromosomas (n).

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

a) ¿por qué se dice que la primera división meiótica es reduccional? Se dice que es reduccional debido a que una célula madre diploide (2n) da lugar a dos células hijas haploides (n).

b) ¿Cuál es el significado biológico de la meiosis?

El significado biológico de la meiosis es que los organismos que se reproducen de forma sexual mediante gametos no dupliquen la cantidad de cromosomas por cada generación, para ello en la meiosis se obtienen células con la mitad de cromosomas que la inicial, siendo estas células los gametos.

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

a) Tipos de células implicadas: la mitosis se produce en células somáticas y la meiosis en células germinales.

b) Anafase de mitosis y anafase de la primera división meiótica. En la anafase de la mitosis se separan las cromátidas, en cambio, en la de la primera división meiótica se separan los bivalentes.

c) Resultado del proceso. La mitosis da lugar a dos células idénticas a la célula madre mientras que la meiosis da lugar a 4 células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre.

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)

En la profase 1 de la meiosis se llevan a cabo las etapas de leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis. A lo largo de estas fases se producen

-La condensación de la cromatina por lo que se visualizan los cromosomas formados por dos cromátidas.

-El apareamiento (sinapsis) entre cromosomas homólogos y formación del complejo sinaptonémico.

-Entrecruzamiento entre cromátidas no hermanas.

-Comienzan a separarse los cromosomas homólogos pero permanecen unidos por los quiasmas.

-Desaparece la envoltura nuclear y nucleólo.

Las consecuencias son que los cromosomas homólogos se emparejan y se produce un sobrecruzamiento entre cromátidas no hermanas, lo cual contribuye a la variabilidad genética de los gametos.

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

a) 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.

Los esquemas representan a la mitosis, donde A, B, C y D representan la profase, la E la metafase, la F la anafase, la G la telofase y la H la citocinesis.

b) Diga si los dibujos corresponden a una célula animal o vegetal. Indique, razonando la respuesta, dos características en las que se basa. Corresponde a una célula animal debido a que posee centriolos.

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

a) ¿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.

La imagen representa la telofase de la mitosis, debido a que las cromátidas hermanas se encuentran en polos opuestos de la célula y se está produciendo la citocinesis, la cual consiste en dividir el citoplasma y los orgánulos mediante estrangulación gracias a la formación de un anillo contráctil.

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

Se trata de una célula animal ya que que no tiene pared celular y se está dando una división del citoplasma por estrangulación.

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

En primer lugar, ocurre la profase en la que los cromosomas comienzan a ser visibles, los centriolos se sitúan a lados opuestos de la célula y se forma el huso mitótico entre ellos, además los cromosomas se unen al huso gracias a microtúbulos cinetocóricos. En segundo lugar, ocurre la metafase en la que los microtúbulos se alargan y empujan a los cromosomas a la placa ecuatorial. Posteriormente, ocurre la anafase en la que las cromátidas hermanas se separan a polos opuestos de la célula. Y finalmente, ocurre la telofase que es la que he mencionado en el apartado anterior.

Es un proceso por el cual obtenemos 2 células hijas idénticas a la célula madre por lo que es el único método que tienen los unicelulares para reproducirse.