VII DIVISIÓN CELULAR

Biología General
VII DIVISIÓN CELULAR
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Libardo Ariel Blandón Londoño
Biología General
TEMA VII
DIVISIÓN CELULAR
La división celular es el estado que sigue a la Interfase, habíamos dicho que una
célula podía estar solamente: “o en interfase o en división celular”. Recordemos
que en la interfase se forman los cromosomas cuando termina la duplicación
del DNA; el cómo ocurre se explica mediante un análisis minucioso de la
Interfase.
1 .INTERFASE:
Es la preparación de la célula para dividirse, para reproducirse… ya sea por
mitosis o por meiosis. Cualquiera que sea el tipo de división celular se inicia
siempre con una interfase. La interfase tiene tres momentos o fases: G1, S y
G2. G significa el estado del genoma celular, y S la Síntesis del DNA.
En la fase de G1 el material genético se halla disperso en el núcleo como un
fluido viscoso de carácter ácido; en células humanas, por ejemplo, las 46
moléculas de DNA se encuentran esparcidas por todo el núcleo formando un
complejo reticular (de ahí el nombre: red de cromatina)
En la fase S (síntesis) la enzima DNA polimerasa empieza a separar las dos
cadenas de cada molécula de DNA, se empiezan a duplicar dichas moléculas y
cada nueva cadena se comienza a rodear por una capa de proteína que
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envuelve la estructura hasta llegar al otro extremo dando origen a un
cromosoma: se ha concluido esta fase y en el momento aparece la etapa G2 que
es el instante en que aparecen las estructuras cromosómicas como dos hilos
dobles y gruesos debido a que las moléculas de DNA están muy enrolladas en
su interior. Obsérvese el esquema anterior:
Como ya habíamos dicho, un cromosoma es una estructura proteica en cuyo
interior se halla una molécula completa de DNA. Al finalizar la interfase, cada
molécula está duplicada y empacada en su cápsula de proteína, la estructura
aparece como dos hilos engrosados unidos en un punto de su longitud
denominado centrómero. Como el cromosoma presenta dos filamentos se
denomina díada. Cuando se juntan tres se llama tríada y si son cuatro de
denomina tétrada.
Morfología de un cromosoma.
En la etapa Anafase de la división celular, cuando las díadas se rompen o se
separan migran cromátidas hacia los polos de la célula, cada polo origina una
nueva célula hija. Si el cromosoma aparece formando una díada es un
cromosoma, lo mismo que cuando aparece individualizado, es un cromosoma
y se le denomina cromatidio. Como se puede observar en el esquema anterior
los cromatidios están divididos en pequeños tramos, cada tramo presenta unas
características específicas y comprende varios nucleótidos del DNA. Estos
tramos son los genes.
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Cada gen tiene sus características propias, produce sus enzimas específicas para
originar proteínas específicas.
Estructura del cromosoma
Clasificación de los cromosomas: según la posición del centrómero los
cromosomas pueden ser:
1. Metacéntricos: Cuando tienen el centrómero en el centro. Las brazos p y
q son iguales
2. Acrocéntricos: el centrómero se halla entre el centro y el extremo o
telómero del cromosoma. Los brazos p y q son diferentes.
3. Telocéntricos: cuando tienen el centrómero en un extremo, en el
telómero. Sólo tienen un brazo, el p. (véase el esquema siguiente):
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Conceptos básicos de genética
Existen dos clases de células en los seres vivos: somáticas y sexuales:
Células somáticas: son las que constituyen el cuerpo, las células que conforman
los tejidos son somáticas como las musculares, óseas y nerviosas entre otras.
Células sexuales: son los gametos, como espermatozoides polen y óvulos.
Célula diploide y haploide las moléculas de DNA pueden presentarse en juegos
de dos, es decir, en parejas, entonces decimos que la célula es Diploide y se
representa por 2n y cuando se presentan individualizados, es decir, nonos,
decimos que dicha célula es Haploide y se representa por n.
Tanto el espermatozoide como el óvulo son haploides, cada uno tiene un juego
de moléculas de DNA completo; decimos, entonces, que cada gameto es
haploide. Cuando se realiza la fecundación, cada uno aporta un juego de
moléculas de DNA dando como resultado un zigoto con dos juegos de DNA
volviéndose la célula diploide a partir de dos gametos haploides.
Como característica general encontramos que las células somáticas, en su gran
mayoría, son diploides, en el caso de las células humanas somáticas
encontramos 46 moléculas de DNA emparejadas, es decir 23 pares (23
aportadas por el espermatozoide y 23 por el ovocito. Al finalizar la interfase
aparecerán, entonces, 46 díadas. El material genético está duplicado en cada
díada para un total de 92 filamentos (46 díadas).
Las células sexuales como se originan mediante meiosis que es reduccional
termina con un número de moléculas de DNA reducido a la mitad, aquí no hay
parejas las moléculas son individualizadas. En las células diploides cada
molécula de DNA da origen a un cromosoma, por eso podemos decir que en
una célula humana hay 46 cromosomas emparejados, es decir, 23 pares. El
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número de cromosomas y su forma son los que determinan una especie. Los
siguientes son algunos ejemplos:
Drosophila tiene 8 cromosomas, (4 pares)
Mosca doméstica 12, (6 pares)
Asno 64 (32 pares)
Caballo 66 (33 pares)
Cerdo 40 (20 pares)
Conejo 44 (22 pares)
Perro 78 (39 pares)
Cebolla 16 (8 pares)
En nuestro caso, de los 23 pares de cromosomas que tenemos, un paquete de 1
a 23 viene de la madre y el otro paquete complementario (de 1 a 23) viene del
padre. Así el paquete complementario se llama paquete homólogo; en síntesis,
cada cromosoma tiene su compañero homólogo con la misma morfología y las
mismas características, sintetizan las mismas enzimas, Habrá entonces:
Un cromosoma 1 y su homólogo 1` o A a
Un cromosoma 2 y su homólogo 2` o B b
Un cromosoma 3 y su homólogo 3` o C c
…y así sucesivamente hasta completar el número total según la especie de
organismo en cuestión. En humanos terminaría el último par 23 con 23`.
Autosomas y gonosomas:
Así como existen células somáticas y sexuales, también hay cromosomas de
carácter somático y de carácter sexual.
Por lo regular el último par corresponde al par de cromosomas sexuales
llamados gonosomas, estos determinan el sexo, definen si es una macho o una
hembra. Los pares anteriores cumplen funciones somáticas (producen soma) y
se les llama autosomas. En células humanas los 22 primeros pares son
autosómicos y el último par de cromosomas es gonosómico o sexual. En la
mosca doméstica los cinco primeros pares son autosómicos y el último par es
gonosómico. Los gonosomas se conocen como cromosomas X y Y
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En mamíferos y muchos otros animales XX determina hembra y XY determina
macho, por lo anterior el cromosoma Y es quien define el sexo. En aves,
mariposas, algunos reptiles y algunos peces como los gupis es al contrario: XX
para machos y XY para hembras.
X X`
X
Y
son homólogos
son cuasihomólogos
Los cromosomas X y Y se dice que son cuasihomólogos, pero este último no
tiene todas las características para ser el homólogo de X. Al cromosoma Y le
falta un pequeño tramo que en X sí existe, es la parte no homóloga que hay
entre los dos cromosomas. El ejemplo anterior es una forma figurada de
expresar la casi homología entre estos dos cromosomas.
Concepto de gen o gene:
Cada cromosoma está dividido en unidades denominadas genes, cada unidad
está compuesta por cadenas de nucleótidos y se hallan dispuestos linealmente a
lo largo del filamento cromosómico en un orden dado y no son iguales, unos
genes pueden tener más y otros menos nucleótidos; el cromosoma es, en
síntesis, una cadena de genes distribuidos a lo largo del cromosoma, el espacio
que ocupa un gen se llama locus (loci en plural). Existen series de genes que
sintetizan enzimas similares, causan el mismo efecto con ciertas variables,
pueden activarse en ciertos casos y alterar el resultado visible o fenotipo, esta
secuencia de genes se denomina cistrón, muchas mutaciones aparentes son
explicadas a la luz del cistrón.
Genes alelos: Dos cromosomas homólogos deben tener la misma secuencia de
genes a lo largo de su longitud, por tal razón existen genes que ocupan un
mismo locus, es decir, un mismo lugar en el cromosoma complementario u
homólogo, estos genes se llaman genes alelos; analicemos el siguiente esquema
en el que se aprecia claramente el concepto de alelo. Nótese que ocupa un
mismo sitio o locus.
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Cromosoma A
Cromosoma a
Dos cromosomas homólogos Los genes 1,1 2,2 etc. son alelos
http://trouble.philadelphiaweekly.com/archives/genes.gif
Genotipo y fenotipo:
Como los cromosomas homólogos tienen la misma estructura y cumplen las
mismas funciones, cuando no actúa uno, actúa el otro. En un par siempre
tendremos a uno como complemento del otro aunque puede suceder que no
actúe ninguna o actúen ambos al mismo tiempo. La organización genética que
tiene cada cromosoma me define el genotipo y el efecto visible que produce se
conoce como fenotipo
Por ejemplo: La presencia de tres cromosomas 21 es el que causa el
mongolismo, la presencia de los tres cromosomas es el genotipo y el resultado
(la morfología, lo que se ve) el fenotipo. Numerosos rasgos fenotípicos tales
como el color de la pelambre de los conejos parecen ser transmitidos de una
generación a otra sin embargo los descendientes no heredan los fenotipos de
sus padres, en vez de ello sí heredan la capacidad de producir dichos fenotipos;
esta capacidad reside en el genotipo y es el material del genotipo el que es
transmitido de una generación a la siguiente. El genotipo está constituido por
numerosos genes los cuales tienen propiedades físicas y químicas específicas
que en última instancia son los que determinan el fenotipo, aunque éste
también puede ser afectado por el medio ambiente, el genotipo no. Un ejemplo
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claro es el fenómeno de la etiolación en plantas donde se altera su coloración y
crecimiento cuando las condiciones luminosas escasean.
El conocimiento de los conceptos anteriores permite visualizar mejor el tema
de la división celular dado que las células hijas serán el reflejo fiel de la célula
progenitora. Pasemos ahora de la interfase a la división celular.
2 DIVISIÖN CELULAR POR MITOSIS
Es el proceso mediante el cual una célula sufre divisiones para originar células
hijas idénticas o para originar gametos. Si el propósito de la célula es originar
células idénticas, el fenómeno se llama Mitosis, pero si la célula pretende
originar gametos (células sexuales) se llama Meiosis.
1 MITOSIS: la mayoría de las células se reproducen mediante mitosis, los
tejidos de los organismos pluricelulares, el crecimiento de los órganos, la
formación de los embriones y de las gónadas, la reparación de cualquier
orgánulo del ser vivo y demás re-creación o reposición de estructuras, se da
mediante la mitosis que consiste en originar dos células hijas partiendo de una
que es la progenitora, la dotación genética de las células hijas es exactamente
igual a la de la célula madre, como podemos ver es un tipo de reproducción
asexual.
La mitosis, entonces, la podemos definir como “el proceso mediante el cual,
dada una sola duplicación del material genético se sigue una sola división de la
célula”.
Analicemos el siguiente esquema:
Supongamos que la siguiente célula tiene 2n = 12 cromosomas (si es 2n hay 6
pares). La célula entra en interfase donde se duplica el material genético y se
originan los cromosomas (en díadas). Al finalizar la interfase el volumen del
núcleo se halla aumentado, lo que induce la división de la célula. La célula
mantiene una relación de volumen entre el núcleo y el volumen celular, al
aumentar el volumen nuclear se disminuye la relación y esto induce la
formación de una enzima que se encarga de inducir la división de la célula.
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2. Meiosis: Es la división mediante la cual, dada una sola duplicación del
material genético se siguen dos divisiones sucesivas. La meiosis se da para
producir gametos (células sexuales) la célula progenitora se encuentra en los
tejidos reproductores del organismo. Estas células madre se llaman gonias. El
siguiente esquema explica dicha división.
División por mitosis: la sufren normalmente células somáticas para producir
más células somáticas, La mitosis se realiza para la reparación de tejidos o para
la reproducción de organismos unicelulares. Tiene cuatro etapas
1. Profase. Cuando la célula ha terminado la interfase se activa la enzima
que induce la división de la célula. Los cromosomas, en díadas, se
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acortan, se engruesan y se hacen visibles, la membrana nuclear empieza a
desaparecer.
Características de la profase:
a. Membrana nuclear empieza a desaparecer
b. Las díadas continúan acortándose y engrosándose en el centro de
la célula.
c. Los centríolos se separas pero continúan unidos por el huso
cromático que empieza a formarse, se forman tantos husos
cromáticos como díadas hay en el citoplasma. Dichos centríolos
empiezan a migar hacia los polos de la célula, uno a la derecha y el
otro a la izquierda.
d. Los cromosomas están en el centro de la célula dispuestos
aleatoriamente.
Profase
http://4.bp.blogspot.com/_3Ci9w7423QQ/RkYZ3FMhKI/AAAAAAAAADw/jHMsRBThLls/s320/Imagen13.jpg
2. Metafase: El citoplasma de la célula sigue su proceso de división que es
continuo,
Características de la metafase:
a. Centríolos en los polos de la célula.
b. Huso cromático bien definido
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c. Las díadas se ubican en el plano ecuatorial de la célula de una
manera aleatoria. Se adhieren al huso cromático a través del
centrómero.
Vista real de una metafase
http://contenidos.educarex.es/cnice/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/metafase.gif
3. Anafase: Cuando terminan de ubicarse las díadas y los centríolos
comienza la nueva etapa en la cual hay migración de cromatidios hacia
los polos de la célula.
Características de la Anafase:
a. Centríolos en los polos.
b. Las díadas se rompen por el centrómero, los cromatidios se
separan y empiezan a migrar hacia los polos halados por el huso
cromático. Los filamentos son halados desde el centrómero y
adquieren una forma de doblez. Cundo éstos llegan a los
extremos de la célula finaliza la anafase y comienza la Telofase.
c.
ista esquemática de una Anafase
Vista real de una Anafase
http://contenidos.educarex.es/cnice/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/anaftemp.gif
4 .Telofase: es la última etapa de la división celular. La célula se divide en dos.
Características de la telofase:
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a. Centríolos en los polos
b. El huso cromático continúa arrastrando los cromatidios los cuales van
siendo englobados por la membrana nuclear que empieza a formarse.
c. En la parte externa de las células animales se comienza a observar
una hendidura, coyuntura o cuello y la célula sufre un
estrangulamiento por su zona ecuatorial hasta partirse en dos. Si es
una célula vegetal, no hay estrangulamiento, aparece una pared
central a modo de tabique que separa las dos mitades en sentido
ecuatorial quedando dos células hijas separadas una de la otra. Al final
se forma una nueva membrana nuclear que engloba los cromosomas
Consecuencias de la mitosis:
1. Se obtienen dos células hijas con el mismo número de cromosomas que
la célula progenitora, dichos cromosomas se desvanecen (la cubierta de
proteína desaparece) en el núcleo y queda el material genético
nuevamente como lo que es, un líquido viscoso de carácter ácido.
2. Las células hijas quedan en interfase.
3. Las dos células hijas son diploides (2n) igual que la célula madre.
4. Como puede verse la célula progenitora desaparece, no muere ni
continúa vigente.
5. Las células hijas son somáticas por tanto adquieren la capacidad de
reproducirse nuevamente.
6. Si son células vegetales, son de carácter meristemático debido a que son
las únicas que se multiplican antes de diferenciarse. En las células
animales es diferente: según el tejido, dichas células originan células del
mismo tejido, así las células de músculo producen más células de
músculo, las de piel producen más células de piel y así sucesivamente.
7.
Telofase Vista esquemática
Vista real
http://contenidos.educarex.es/cnice/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/imagenes/telofase_temp.gif
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CUADRO RESUMEN DE LA MITOSIS
http://www.fisicanet.com.ar/biologia/informacion_genetica/ap1/mitosis01.gif
3 . DIVISIÓN CELULAR POR MEIOSIS
Es la división mediante la cual una gonia se divide para dar origen a los
gametos. Estos son los óvulos, los espermatozoides y el polen.
Si una gonia va a originar más gonias, es natural que realice mitosis, las células
hijas resultantes tendrán la misma dotación genética, conservan las mismas
características y las mismas propiedades biológicas que la célula progenitora, es
decir, produce más gonias.
Pero si la célula va a producir gametos (células sexuales), utiliza como
mecanismo de división la meiosis; la célula entra en interfase, duplica su
material genético y cuando termina G2, en vez de entrar en división celular,
permanece en un estado preprofásico (antes de la profase) denominado
intercinesis. Ésta consiste en que los cromosomas homólogos que están en
díadas, se aparean formando estructuras cromosómicas de cuatro filamentos
llamadas tétradas.
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En las tétradas, se aparean los cromatidios de las díadas homólogas y hay
intercambio de genes, el fenómeno se llama recombinación genética y los
puntos de unión se llaman quiasmas
Finalizada la intercinesis, la célula entra en su primera división meyótica, en
muchos casos se realizan simultáneamente la intercinesis y la profase I; las
características de cada etapa son las mismas de la Mitosis. Si miramos
nuevamente el esquema de la meiosis podemos observar que la primera
división, es para separar las tétradas en díadas y la segunda división para separar
las díadas en cromatidios. Esta es la razón por la que el material genético queda
reducido a la mitad.
CONSECUENCIAS DE LA MEIOSIS
1. Se obtienen cuatro células sexuales en la espermatogénesis y en la
ovogénesis con la consiguiente desaparición de los cuerpos polares sólo
una, circunstancia que veremos más adelante.
2. El resultado que se obtiene: gametos
3. Los gametos pierden la capacidad de reproducirse. Un gameto no puede
producir otro gameto.
4. Las células resultantes son haploides, tienen la mitad del material
genético de la célula progenitora: la gonia (de 2n pasa a n)
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5. El proceso es irreversible y se llama gametogénesis (formación de
gametos).
6. Los cromosomas homólogos de un gameto están en el gameto contrario.
O mejor, complementario, los cuales se encuentran en la fertilización
para convertir el sistema en diploide nuevamente.
LO QUE DEBEMOS SABER DEL TEMA
1. Establezca un paralelo entre Mitosis y Meiosis.
2. Cuál es la función de la interfase
3. Qué ocurre en la etapa S de la interfase.
4. Cómo es la estructura de un cromosoma típico y cómo se clasifican
según la posición del centrómero.
5. Cuál es la función de los cromosomas.
6. Cuál es la diferencia entre células somáticas y sexuales o gametos.
7. Cuál es la diferencia entre autosomas y gonosomas.
8. Cuál es la diferencia entre células haploides y diploides.
9. En qué consisten los cromosomas homólogos. Qué es un gen y cuál
es su función.
10. Qué son genes alelos.
11. Por qué es importante el tipo y el número de cromosomas en una
célula.
12. Cuál es la diferencia entre genotipo y fenotipo.
13. Explique las etapas de la mitosis.
14. Explique las etapas de la meiosis.
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15. En qué consiste la intercinesis en la meiosis.
16. Que son quiasmas. Y por qué son importantes.
17. Cuáles son las consecuencias de la Mitosis
18. Cuáles son las consecuencias de la Meiosis