DIVISIÓN CELULAR: MITOSIS Y CITOCINESIS

DIVISIÓN CELULAR: MITOSIS Y CITOCINESIS
OBJETIVOS:
1.- Estudiar la división celular en células somáticas.
2.- Aprender los métodos para observar la mitosis al microscopio compuesto.
3.- Reconocer las cuatro fases principales de la mitosis.
CONTENIDO:
- El proceso de división celular: mitosis y citocinesis.
- Fases de la mitosis: profase, metafase, anafase y telofase.
- Los cromosomas como unidad física hereditaria.
- Preparación de láminas de tejido meristemático subapical (raíz).
INTRODUCCIÓN:
Los organismos eucarióticos unicelulares se multiplican por división
celular, mientras que los organismos pluricelulares crecen por división celular.
Las células eucarióticas de carácter vegetativo tienen dos conjuntos homólogos
de cromosomas “2n” (diploides), debido a que cada progenitor aporta un
conjunto de cromosomas, que representa el número mínimo de cromosomas
“n” (haploide), de la especie correspondiente.
La división celular involucra dos procesos: el primero es la división del
núcleo o mitosis, durante la cual el material genético del núcleo, que ha sido
previamente duplicado durante la interfase, se divide dando origen a dos nuevos
núcleos idénticos; el segundo es la división del citoplasma o citocinesis,
durante la cual se forma una nueva pared celular que separa en entidades
celulares independientes los dos núcleos recién formados, originándose de esta
manera dos nuevas células.
La mitosis es un proceso continuo en el cual se distinguen
convencionalmente cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase, que se
reconocen por el arreglo de los cromosomas en el citoplasma. El lapso entre una
división y otra se denomina interfase (fig. 4a).
Existen sustancias químicas capaces de provocar alteraciones en la división
celular, tanto de la mitosis como de la citocinesis. Una de estas sustancias es la
cafeína, un alcaloide que en altas dosis inhibe la formación de la nueva pared
celular durante la citocinesis, dando como resultado células binucleadas,
dependiendo del tiempo de acción al que haya sido sometido el tejido
meristemático al alcaloide. Cuando la cafeína actúa por tiempos muy prolongados
puede inhibir dos citocinesis seguidas y producir células tetranucleadas.
Otra sustancia capaz de alterar la división celular es la colchicina, también
un alcaloide que actúa como inhibidor de la mitosis a nivel de la metafase, ya que
impide la formación del huso acromático y, por lo tanto, evita la separación de
las cromátidas hermanas y su migración a los polos de la célula. La
colchicina se utiliza para el estudio de la mitosis ya que acumula las células en
metafase. Las células sometidas a la acción de la colchicina que se originan
después de un tratamiento prolongado por más de un ciclo celular pueden ser
tetraploides (4n), pues se duplica el material genético (los cromosomas), pero al
inhibirse la formación de las fibras del huso acromático no migran las cromátidas
hermanas para formar dos núcleos independientes, de forma que se restituye una
membrana nuclear alrededor de un núcleo con contenido multiplicado.
El tejido más comúnmente utilizado para el estudio de la mitosis es el
meristema de las raíces nuevas (fig. 4b). En esta práctica se utilizarán raíces de
cebolla, (Allium cepa). Hay que tener en cuenta que la actividad mitótica varía
durante el día, por lo que lo más correcto es verificar previamente la intensidad de
la actividad mitótica contra las horas del día. Esto permite determinar el momento
en el que el meristema muestra el mayor número de divisiones. Se encontrarán
más figuras mitóticas si la fijación del material no se hace al azar sino a la hora del
día en que el gráfico muestra un pico de mitosis. Sin embargo, como siempre hay
células en división, esto no es absolutamente indispensable. Por lo general, en el
trópico, las horas óptimas de actividad mitótica van desde el amanecer hasta las
10:30 a 11 am, con un óptimo alrededor de las 9 o 10 de la mañana. Por lo tanto,
es a esa hora en que se realizará la colecta de raíces en crecimiento, seguida de
la fijación en una mezcla de etanol absoluto-ácido acético glacial en proporción 3:1
y su posterior refrigeración a 4 °C por un mínimo de 24 horas.
4a
(http:// www.bio.miami.edu/dana/250/mitosis.jpg)
4b
(http://www.uc.cl/sw_educ/biologia/bio100/html/portadaMlval10.1.2.html)
Figura 4. a.- Células mostrando interfase y las diferentes fases de la mitosis:
profase, metafase, anafase y telofase. b.- Sección longitudinal de raíz mostrando
las distintas zonas.
MATERIALES:
1.- Raíces de cebolla, las cuales se inducen en bulbos colocados en contacto con
agua y en oscuridad durante 5 días a temperatura ambiente. Para facilitar la
aparición de las raíces se raspa ligeramente con una hojilla la zona basal del bulbo
para separar el tejido seco. Las raíces se cosechan a las 9 y 30 am, fijándose de
inmediato en Carnoy 3:1 etanol: ácido acético glacial) y se guardan en la nevera
por lo menos por una noche a 4º C.
2.- Portaobjetos, cubreobjetos, vidrios de reloj o cápsulas de Petri, pinzas, agujas
de disección, hojillas, pipetas Pasteur, papel de filtro y servilletas de papel
absorbente, esmalte de uñas transparente.
.
3.- Agua destilada, ácido clorhídrico 50% en agua destilada, carbolfucsina
modificada u orceína acética al 1% (en ácido acético de 45%), glicerina 50% en
agua destilda fenolada.
MÉTODOS:
La preparación de las láminas se realizará de acuerdo al siguiente protocolo:
1.- Lavar las raíces para eliminar el fijador. Para ello coloque las raíces en un
vidrio de reloj o en una cápsula de Petri con agua destilada por 5 minutos. Realice
tres cambios de agua destilada, para un total de 15 min de proceso de lavado.
2.- Maceración: para ello elimine el agua destilada y añada HCl al 50%, y deje
actuar por durante 15 minutos, o por el tiempo mínimo suficiente para que el tejido
radical se ablande. La maceración provoca la disgregación celular del tejido
meristemático, por degradación de la lamela media de la pared celular,
permitiendo una buena separación de las células.
Este paso es muy sensible al tiempo transcurrido: si se deja actuar demasiado
al ácido, éste digiere completamente la lamela media y penetra en el interior
celular comenzando la degradación del protoplasto y su contenido; por el
contrario, si el tiempo de acción del ácido no es suficiente, no se logrará la
degradación de la lamela media y la consecuente disgregación del tejido
meristemático y las células no podrán por tanto disponerse en una monocapa
luego de su separación, por lo que los resultados serán láminas con células
superpuestas, donde es imposible distinguir las diferentes fases mitóticas.
3.- Lavar las raíces para eliminar el HCl, utilizando 3 cambios de agua destilada de
5 minutos cada uno, para un total de 15 min de proceso de lavado. Es importante
el lavado del HCl pues éste interfiere con la coloración de los cromosomas.
4.- Disgregación: añadir una gota de ácido acético al 45% en una lámina
portaobjetos, luego colocar la raíz, cortar con una hojilla y conservar los 2 mm
terminales del lado del meristema (del lado de la caliptra o cofia) y eliminar el resto
de la raíz. El meristema se distingue por ser más blanco. Con un par de agujas
finas se disgrega el meristema en tiras finas como mechas y se elimina en lo
posible la caliptra terminal, dejando lo más limpio y disgregado posible el tejido
meristemático. ES MUY IMPORTANTE NO DEJAR NUNCA QUE EL MATERIAL
SE SEQUE EN LA LÁMINA PORTAOBJETOS.
5.- Ponga una gota de colorante (carbolfucsina u orceína) sobre el material
disgregado. Espere 1 a 3 minutos, cuidando en todo momento que el material no
se seque y monitoreando bajo la lupa el avance del proceso de coloración.
6.- Cuando las tiras de tejido hayan adquirido coloración uniforme tape el
preparado con un cubreobjetos teniendo cuidado que no entre aire. Espere un
minuto.
7.- Coloque la lámina entre hojas de papel de filtro o una servilleta absorbente y
presione con la yema del dedo pulgar firmemente contra la superficie plana y
uniforme de una mesa, pero con cuidado de no romper la lámina, y sobre todo, de
no mover lateralmente el cubreobjetos mientras se ejerce la presión; el movimiento
lateral del cubreobjetos genera el enrollamiento de las células meristemáticas
disgregadas sobre el portaobjeto, generando la pérdida de la preparación.
8.- Realice las observaciones bajo el microscopio, comenzando por ubicar las
agrupaciones de células meristemáticas sobre el portaobjetos para luego cambiar
a un aumento de observación mayor e identificar las distintas fases que
caracterizan la división celular (interfase y mitosis) y de la mitosis (profase,
metafase, anafase y telofase).
BIBLIOGRAFÍA:
JIMÉNEZ – MARTÍN, G.; GONZALEZ, A. y J. A. LOPEZ. 1965.
New method of labeling cells. J. Cell Biol. 26: 305-309.
LINDORF, H.; L. Parisca y P. Rodríguez. 1985. Botánica. Clasificación, Estructura,
Reproducción. EBUC. Caracas. Cap. V.
RAVEN, P.H.; R.F. Evert y S.E. Eichhorn. 1999. 6a. Ed. W.H. Freeman and Co.
Worth Publishers. New York. Cap. 8.
SHARMA, A.K. y A. Sharma. 1972. Chromosome Techniques, Theory and
Practice. 2a Ed. Butterworths-University Park Press. London-Baltimore.
STRASBURGER, E.; F. Noll; H. Schenck & A.F.W. Schimper. 1986. Tratado de
Botánica. 7ª Ed. Marín. Barcelona. Cap. 1. Pág.49.
Guía-Informe
Práctica de División Celular
NOMBRE:
CÉDULA:
Fecha:
OBSERVACIONES:
1.- En las láminas preparadas a partir de meristema de raíces de cebolla (Allium
cepa), localice las cuatro fases principales de la mitosis y células en interfase.
Dibuje cada fase y describa brevemente qué caracteriza a cada fase.
INTERFASE:
PROFASE:
Aumento:
Aumento:
___________________________
___________________________
____________________________
____________________________
METAFASE:
ANAFASE:
Aumento:
Aumento:
___________________________
___________________________
____________________________
____________________________
TELOFASE:
Aumento:
___________________________
___________________________
2.-Utilizando aumento mediano y para tres campos diferentes cuente las células
que se encuentran en cada una de las fases de la mitosis: Profase, metafase,
anafase, telofase y también las que aparecen en interfase.
Campo 1
Campo 2
Campo 3
Interfase
Profase
Metafase
Anafase
Telofase
3.-Calcule el índice mitótico (IM) utilizando los datos anteriores, de acuerdo a la
siguiente fórmula:
IM=
Número total de células en mitosis x 100
Número total de células
El índice mitótico da una idea de la velocidad de división de un tejido.