El ciclo celular
El ciclo celular es la secuencia de acontecimientos que ocurren desde el momento en que se forma una célula hasta que se divide y origina nuevas células.
Los organismos utilizan la división celular en los procesos de
El ciclo celular
El ciclo celular de las células eucariotas comprende dos periodos: la
fase M o de división y la interfase.
Fase M o de división.
En ella se produce la división celular: la mitosis o división del núcleo y la citocinesis o división del citoplasma.
Interfase.
Es el periodo comprendido entre dos divisiones celulares.
Interfase: Fase G
1La célula aumenta de tamaño, y sintetiza proteínas y otros
componentes celulares.
La célula tiene mecanismos para comprobar si las
condiciones, tanto internas como externas, son las
Interfase: Fase S
Es la etapa más
importante, ya que en ella el material genético (ADN) se duplica para que, al finalizar el ciclo celular, las dos células
Interfase: Fase G
2En ella prosigue el
crecimiento y el control
celular necesarios para que ocurra la siguiente división.
Finaliza la síntesis de componentes celulares, para asegurar un reparto equitativo en las divisiones posteriores.
Duración del ciclo celular.
• La duración del ciclo celular de una célula de mamífero es muy variable.
• En cultivos celulares se produce un ciclo completo en unas 23 horas, con 22 horas para la interfase (de ellas, entre 10 y 12 horas
corresponden a las fase S; el resto se reparte entre las fases G1 y G2) y menos de una hora para la fase M.
• Cuando las condiciones extracelulares no son favorables, se alarga la fase G1; en ocasiones el reposo es de meses, o incluso de años.
El núcleo en interfase
•
La
interfase
es una etapa del ciclo celular en la que la célula
se encuentra en un estado de intensa actividad.
•
Además de la expresión de la información genética, durante
la fase S se produce la duplicación del ADN, necesaria para
que en las células hijas se realice un reparto idéntico del
material genético.
Envoltura nuclear
Está formada por una doble membrana, las membranas nucleares externa e interna, y rodea al material genético de las células.
Presenta una serie de poros que permiten la entrada y salida de moléculas de
pequeño tamaño, a la vez que controlan y regulan
Lámina nuclear
Es una estructura proteica que se localiza en la cara interna de la envoltura nuclear, donde se encuentran ancladas las
moléculas de ADN.
Nucleoplasma
Es el contenido interno del
Cromatina
Está formada por ADN y por unas proteínas denominadas histonas.
El ADN está enrollado cada cierta distancia sobre las histonas, lo que hace que tenga un aspecto
filamentoso, enmarañado que
ocupa gran parte del nucleoplasma.
Presenta zonas menos compactas, que constituyen la eucromatina, y zonas más densas, la
heterocromatina, que es inactiva desde el punto de vista de la
Nucléolos
Son cuerpos en los que se
fabrican las moléculas de ARN que emigran al citoplasma para construir las subunidades de los ribosomas, por separado.
Centrosomas
Aparecen exclusivamente en células animales en interfase, junto al núcleo. Comienza a dividirse en la fase G1 y se
El núcleo en división
Cuando la célula comienza la división, el núcleo cambia
su aspecto.
La lámina nuclear y los nucléolos no se visualizan y
se desorganiza la membrana nuclear.
El nucleoplasma se mezcla con el citosol y el
Los cromosomas
Los cromosomas
son moléculas de ADN unidas a proteínas que se
originan por condensación y empaquetamiento de la cromatina.
Las fibras de cromatina se van enrollando paulatinamente sobre sí
mismas, hasta lograr un empaquetamiento del ADN más de 10000
veces mayor que si estuviera extendido y libre de proteínas.
De este modo, se hacen visibles al microscopio óptico, en forma de
bastoncillos.
Además de las histonas
que se unen al ADN en la cromatina, en el
Número de los cromosomas
El número de cromosomas de un ser vivo no está relacionado con la cantidad total de ADN ni con el parentesco entre unos seres vivos y otros. No existe una conexión directa entre el número de
cromosomas y la complejidad de las diferentes especies.
El número de cromosomas de una célula eucariota de una planta o un animal se denomina número diploide, se designa como 2n y es característico para cada especie (por ejemplo, para el ser humano es 46). Sin embargo, las células implicadas en la reproducción sexual
Número de los cromosomas
Las células somáticas son las que no intervienen en la reproducción, y
constituyen los órganos y los tejidos de los organismos pluricelulares; contienen dos series o juegos de cromosomas y, por tanto, son diploides. Son diferentes de las células germinales, que son las que intervienen en la reproducción y originan los gametos; estas contienen un solo juego de cromosomas y, por tanto, son
haploides.
En las células diploides, es posible la formación de parejas de cromosomas de aspecto parecido, y en las que cada uno de los miembros procede de uno de los progenitores. Se trata de los cromosomas homólogos. Son moléculas de ADN casi idénticas que contienen la información hereditaria para los mismo rasgos
Morfología cromosómica
El tamañoy la formade los cromosomas son variables. Pasan de estar poco apretados en la interfase a
compactarse en la mitosis.
Cada mitad de un cromosoma se denomina cromátida. Las cromátidas son las moléculas de ADN idénticas que son resultado de la duplicación en la interfase; reciben el nombre de cromátidas hermanas.
Al finalizar la división, las cromátidas hermanas se separan, de modo que cada célula hija recibe un juego de cromosomas hijos de una sola cromátida.
Al comienzo de la división, los cromosomas aparecen como bastones dobles unidos por un estrechamiento, el centrómero.
Los fragmentos de cada cromátida separados por el centrómero son los brazos.
Los extremos del cromosoma alejados del centrómero se llaman telómeros.
centrómero telómero
Morfología de los
cromosomas
En función de la posición del centrómero, se establecen varios tipos de cromosomas.
Esta clasificación es muy útil, pues ayuda a clasificarlos.
Metacéntrico: el centrómero está en el centro del cromosoma y los brazos tienen la misma longitud.
Submetacéntrico: el centrómero está ligeramente desplazado del centro y los brazos son desiguales.
Acrocéntrico: el centrómero está cerca de uno de los extremos y los brazos son de longitud muy desigual.
Telocéntrico:el centrómero está en uno de los extremos, por lo que unos de los brazos casi no existen o han desaparecido.
Metacéntrico Submetacéntrico
Los cromosomas sexuales
En muchos organismos, unos de los sexos presenta una pareja de cromosomas que son diferentes entre sí. Los cromosomas de esta pareja son los
heterocromosomas o cromosomas sexuales; el resto son los autosomas.
En los mamíferos, en muchos insectos y en algunas plantas, los machos tienen un cromosoma sexual X y otro más pequeño, llamado cromosoma Y, por lo que el sexo heterogamético (X, Y). Las hembras son homogaméticas (X, X), pues sus cromosomas sexuales son homólogos.
En las aves, en los reptiles y en algunos anfibios, existe un sistema semejante de cromosomas sexuales. Las hembras presentan dos cromosomas sexuales
diferentes (W, Z), mientras que los de los machos son iguales (W, W). En los saltamontes no existe el cromosoma Y. las hembras tienen dos
El cariotipo
El cariotipo es el conjunto completo de parejas de cromosomas de una célula, clasificados y ordenados por tamaños.
Aunque todos los cromosomas tiene una estructura básica común, existen propiedades
individuales que permiten identificarlos, compararlos y clasificarlos, como la longitud, la posición del centrómero y la presencia de un patrón de bandas característico cuando se tiñen.
Uno de los métodos de tinción de cromosomas que origina patrones de bandas muy
característico es el método de Giemsa. Las bandas que se tiñen de oscuro se llaman, por esta razón, bandas G. La tinción de unas zonas, frente a otras que no se tiñen, está relacionada con la distinta composición química de cada zona concreta del ADN. Unas áreas retienen el colorante y otras, no.
Los cromosomas homólogos suelen presentar el mismo patrón. Esto permite identificar las parejas de cromosomas homólogos, además de por el tamaño, por la disposición de las bandas.
Cuando se compara el cariotipo de individuos distintos, se observan cambios en el patrón de bandas que permiten detectar pérdidas de trozos cromosómicos, el desplazamiento de
La división celular
• La división celular ocurre en todas las células, tanto de organismos unicelulares como pluricelulares, después de que el material genético se haya duplicado en la interfase.
• En primer lugar se produce la división del núcleo o mitosis y, a
continuación, y casi siempre coincidiendo con la última fase de la mitosis, ocurre la división del citoplasma o citocinesis.
• La mitosis es la división del núcleo en las células eucariotas. Suponen la condensación del ADN en cromosomas y la separación de los
cromosomas duplicados para formar dos juegos idénticos.
Profase
Comienza con la condensación de la cromatina del núcleo; se hacen visibles los cromosomas con sus dos cromátidas hermanas unidas.
Recuerda que en la fase S de la interfase, se ha replicado el ADN.
Los cromosomas se sitúan en el citoplasma.
Fuera del núcleo comienza la formación del huso mitótico o acromático, constituido por fibras proteicas (microtúbulos) como las del
citoesqueleto y el áster del centrosoma.
En las animales, los centrosomas, duplicados en la interfase, se sitúan en los polos opuestos del huso.
Metafase
El huso mitótico se alarga.
Los cromosomas, totalmente
condensados, se disponen
ordenados en el ecuador de la célula, placa ecuatorial, que es perpendicular al huso.
Los microtúbulos unidos al
Anafase
Las cromátidas hermanas se separan y se convierten en los cromosomas hijos, que son transportados
lentamente hacia los extremos opuestos de la célula madre.
Las fibrillas del huso acromático se rompen por la mitad, es decir, a la altura del plano ecuatorial. Esto
provoca la rotura del centrómero del cromosoma unido a la fibrilla. Como consecuencia, cada media fibrilla se queda con medio cromosoma unido a ella (es decir, con una cromátida).
Las medias fibrillas del huso se contraen y arrastran
Telofase
Los nuevos cromosomas llegan a los polos de la célula y empiezan a perder
condensación, de modo que pasan, de nuevo, al estado de cromatina.
Aparece la nueva envoltura nuclear alrededor de cada conjunto de
cromosomas hijos.
El fin de la telofase determina la
conformación de los nuevos núcleos y la aparición de los nucléolos.
M
I
T
O
La división celular
• Si todo el proceso se ha realizado de forma correcta, los dos núcleos hijos tendrán idéntica información genética y el mismo número de cromosomas que la célula madre.
• Esto se debe a que las dos cromátidas que constituyen el cromosoma de la célula inicial son dos copias iguales, y cada una de ellas se ha
dirigido a un núcleo hijo.
Citocinesis
Una vez que el núcleo está divido, en la telofase sucede la división del citoplasma, con el correspondiente reparto de orgánulos.
Citocinesis en células animal
Depués de la telofase, se origina el
estrangulamiento en la superficie celular, por la zona del plano ecuatorial.
Aparece un surco provocado por un anillo interior de proteínas (actina, miosina y otras proteínas estructurales y
reguladoras) con capacidad de contraerse. La contracción del anillo estrangula a la
Citocinesis en células vegetales
Debido a la pared celular, la citocinesis es diferente a la de las células animales.
En el plano ecuatorial se concentran vesículas del aparato de Golgi, con los componentes que constituirían la pared celular.
Las vesículas se asocian a los microtúbulos del huso y se fusionan: las membranas de las vesículas formarán las nuevas
membranas celulares y su contenido, la
pared celular.
El ciclo de la reproducción sexual. La meiosis
La reproducción sexual constituye un ciclo en el que alternan
generaciones de células haploides (n) con generaciones de células diploides (2n).
La mayor parte de las células de los organismos pluricelulares son diploides. Sin embargo, para reproducirse y mantener el número de cromosomas propio de la especie, las células sexuales o gametos
deben ser células haploides.
De esta manera, cuando ambos gametos haploides se fusionen,
La meiosis
La meiosis es una división celular especial por la que se crean células haploides a partir de células diploides.
La meiosis consta de 2 divisiones celulares consecutivas con 4 fases
cada una.
Se parte de una célula madre diploide (2n) y se obtienen cuatro células hijas haploides (n). Antes de la primera división, se da la duplicación del ADN (como en la mitosis).
Primera división meiótica
Durante la primera división se va a reducir a la mitad el número de cromosomas. Pasando de células 2n a células n.
Durante la profase I, aparecen los cromosomas, pero asociados en parejas de homólogos. Tiene lugar un intercambio de material genético entre
cromosomas homólogos que se denomina recombinación.
En la metafase I, a las fibrillas del huso acromático se unen parejas de cromosomas homólogos, no cromosomas individuales.
En la anafase I, se separan los cromosomas homólogos. A cada polo celular se dirige un cromosoma completo, no medios cromosomas.
Profase I
Los cromosomas, con sus dos cromátidas cada uno, se unen fuertemente por parejas de
cromosomas de homólogos o bivalentes y, a la vez, se van condensando.
En esta unión se da el fenómeno del
entrecruzamiento, en el que se ponen en contacto fragmentos de cromátidas de los cromosomas homólogos.
Profase I
El entrecruzamiento de los
cromosomas en la profase I da lugar al intercambio de fragmentos de
ADN. Como consecuencia, al
separarse los cromosomas materno y paterno de cada par de
cromosomas homólogos en la anafase I, algunas cromátidas
Metafase I
Deja de visualizarse el núcleo y las parejas de cromosomas homólogos tétradas) se colocan en el ecuador de la célula.
Anafase I
Los dos miembros de cada pareja de cromosomas homólogos se
separan y los microtúbulos del huso los arrastran hacia polos opuestos.
Telofase I
En cada polo se sitúan los dos nuevos núcleos, que pierden parte de su
compactación.
En algunos casos, se reorganiza la envoltura nuclear.
Cada núcleo tendrá un número haploide de cromosomas duplicados con dos
cromátidas.
A continuación, sucede la división del citoplasma y se da una interfase
Segunda división meiótica
Se produce la segunda división de las dos células haploides que se han originado en la primera división meiótica.
Esta segunda división sigue una dinámica parecida a una mitosis y en ella se separan las cromátidas hermanas de cada cromosoma, que tras la
primera división meiótica, permanecían unidas.
Al final, resultan 4 células haploides con la mitad de cromosomas que la célula madre.
Se divide igualmente en 4 fases: profase II, metafase II, anafase II y telofase II.
Metafase II: en esta fase se sitúan los cromosomas unidos a las fibras del huso de forma individual.
M
E
I
O
Importancia de la meiosis en la reproducción
sexual
La meiosis es un proceso que permite mantener el
número
de cromosomas
en las especies con reproducción sexual.
Como este número de cromosomas se reduce a la mitad, se
evita que se duplique en cada fecundación con el paso de las
generaciones.
Importancia de la meiosis en la reproducción
sexual
• Durante la primera división meiótica, los cromosomas
homólogos de origen paterno y
materno se reparten al azar. Como consecuencia, el número de
gametos diferentes que se pueden originar depende del número de parejas de (n) de la especie.
• Se pueden generar 2n gametos
Importancia de la meiosis en la reproducción
sexual
• El entrecruzamiento de cromosomas en la profase I da lugar al
intercambio de fragmentos de ADN. Como consecuencia, al
separarse los cromosomas materno y paterno de cada pareja de
cromosomas homólogos en la anafase I, algunas cromátidas maternas contienen trozos de las cromátidas paternas y viceversa.
• Estos fenómenos meióticos hacen que en la descendencia se vaya
recombinando la información contenida en el ADN.
SIMILITUDES
• Ambas precisan la duplicación previa del ADN.
• La posición relativa de los cromosomas es similar en las
fases equivalentes.
DIFERENCIAS
Mitosis:
Produce 2 células hijas iguales a la célula madre.
El número de cromosomas permanece constante.
Interviene en la reproducción asexual, en la reproducción celular y en el crecimiento de los tejidos.
Meiosis:
Produce 4 células hijas diferentes de la célula madre.
El número de cromosomas se reduce a la mitad.
Interviene en la formación de los gametos para la reproducción sexual.
Analizando las fases de cada proceso se encuentran las siguientes diferencias:
• Profase: La profase I de la meiosis es más larga que la de la mitosis, y en ella tiene lugar un intercambio de material genético entre los
cromosomas hermanos (recombinación).
• Anafase: En la anafase de la mitosis, las cromátidas de cada
cromosoma se separan y cada una va a un polo celular. En la anafase I de la meiosis se separan los cromosomas homólogos completos y uno de cada pareja se dirige a un polo celular.
•
Telofase
: En la telofase de la mitosis nos encontramos con
dos núcleos hijos idénticos con el mismo número de
cromosomas que la célula de partida. En la telosase I de la
meiosis obtenemos dos núcleos hijos con la mitad de
cromosomas que la célula madre y diferentes genéticamente
entre sí y de la progenitora.
La mitosis y la meiosis son dos delicados mecanismos
cuyo fin es lograr que la reproducción celular no tenga
fallos y las células obtenidas conserven la información
genética que deben poseer.
La mitosis es un proceso cuya finalidad es conservar exactamente la información genética de la célula madre. Está ligado a la reproducción asexual.
La mitosis tiene lugar cuando es preciso reponer tejidos o formar
nuevos, cuando hay crecimiento, así como originar células idénticas a las existentes. Es un proceso conservador. Cualquier cambio en la
información genética tendría graves consecuencias.
La meiosis, por el contrario, está ligada a la reproducción sexual. Su finalidad es obtener células hijas con modificaciones respecto a la
información genética de los progenitores, que se combina y enriquece.
La meiosis se da únicamente para la formación de los gametos o células sexuales.
El intercambio de material genético entre los cromosomas homólogos
que tiene lugar en la profase I supone un enriquecimiento, ya que posibilita que existan nuevas combinaciones genéticas.
Evolutivamente este hecho es muy importante, ya que las nuevas combinaciones pueden suponer cambios dentro de las especies.
