5. CICLO Y DIVISIÓN CELULARES

Biología de 2º Bachillerato
5. Ciclo y división celulares
5. CICLO Y DIVISIÓN CELULARES
5.1. EL CICLO CELULAR EN CÉLULAS EUCARIOTAS
El axioma de Virchow, según el cual “toda célula procede de otra célula”, lleva implícito el
concepto de división celular. Esto significa que, una vez terminado su desarrollo, toda célula tiene dos
posibilidades: dividirse al alcanzar un cierto tamaño o, por el contrario, morir si ha perdido la capacidad de
división. En el primer caso se habla de ciclo celular para describir el proceso que se inicia al término de una
división celular y acaba con el final de la siguiente división, en la que se habrán formado dos nuevas células.
Dicho de otra modo, el ciclo celular es el tiempo que transcurre desde que una célula se forma por división de
una preexistente hasta que se divide y da origen a dos células hijas.
La duración del ciclo celular es muy variable, dependiendo del tipo de célula, de los nutrientes y
de la temperatura. Como ejemplo, en condiciones óptimas de cultivo, una ameba tiene un ciclo celular de unas
10 horas, un cicliado de 2-3 horas y células de mamífero unas 20 horas.
El ciclo vital de una célula se divide en dos fases muy definidas:
 Interfase o intermitosis
 División, mitosis, cariocinesis o fase M.
5.1.1. INTERFASE: Es la fase más larga del ciclo celular, 94% del mismo, y transcurre entre dos
mitosis. En ella se produce una intensa actividad biosintética a todos los niveles lo que, junto al mantenimiento y
crecimiento celular, prepara la fase de división. Durante esta fase la célula duplica sus componentes y
especialmente su material genético, el ADN, lo cual ocurre en un periodo muy concreto de la interfase llamado
fase S. Los periodos anterior y posterior a esta duplicación del ADN se denominan respectivamente fase G 1 y G2
(del inglés “gap”, intervalo o separación).
 Fase G1: Duración variable, aproximadamente 5 horas. Transcurre entre el final de una mitosis y
el inicio de la síntesis del ADN. En ella la célula aumenta de volumen hasta alcanzar el tamaño de su forma
celular típica, al tiempo que se produce la acumulación de las sustancias necesarias para la división celular. En
cierto momento de esta fase se alcanza el llamado punto R o de no retorno, pasado el cual la célula ya está
obligada a completar la totalidad del ciclo celular. Si la célula no sobrepasa ese punto R, puede permanecer
indefinidamente en un estado de reposo, llamado fase G0, en el que no se sintetizan proteínas cromosómicas ni el
ARNm de las mismas. Las células que no se dividen nunca, como las neuronas, permanecen de por vida en esta
fase G0 y se denominan quiescentes. Cuando una célula de este tipo sale de este estado a destiempo y de forma
descontrolada se produce cáncer.
Cerca del final de la fase G1 se produce una activa síntesis proteica, en especial las histonas de la
cromatina, que son transportadas al núcleo. Igualmente se producen los desoxirribonucleótidos y los enzimas
necesarios para la replicación, al tiempo que aumenta el número de microtúbulos y el tamaño de los centriolos.
 Fase S: Duración de 6 a 8 horas. En este periodo se replica el ADN del núcleo, en primer lugar
la eucromatina y la heterocromatina, más condensada, lo hace al final de la fase. No hay crecimiento celular y
disminuye la actividad metabólica de la célula, aunque persiste la síntesis de ARNm y de histonas. Se produce,
además, la duplicación de los centriolos, pero los dos pares permanecen incluidos en un único centrosoma hasta
el inicio de la mitosis.
 Fase G2: Duración 3-5 horas. Es un periodo de latencia que se extiende desde el final de la
replicación hasta el comienzo de la división nuclear. Puede haber en ella un cierto crecimiento celular y la célula
adopta procesos de regulación para evitar el exceso de productos génicos (la cantidad de ADN está duplicada).
La fase G2 acaba cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la mitosis.
5.1.2. MITOSIS: El crecimiento de los organismos exige que sus células lleven a cabo algún tipo
de división celular y ésta debe producirse de forma que los componentes celulares esenciales sean distribuidos
correctamente entre las células hijas. Una distribución desigual de algo tan esencial como el material genético, el
portador de la información biológica, pondría en peligro el futuro de la especie. Para que esto no ocurra existe un
mecanismo que produce la división regular de los componentes hereditarios, los cromosomas, llamado mitosis.
La división celular exige por un lado que se divida el núcleo mediante un mecanismo complejo
encaminado a mantener constante el número de cromosomas de las células hijas, pero, por otro lado, se produce
también una división del citoplasma, lo que implica un reparto más o menos equitativo de los orgánulos
celulares, como las mitocondrias o los cloroplastos. Por esta razón es preciso distinguir entre la mitosis o
división del núcleo, también llamada cariocinesis, y la división del citoplasma que logra la separación total de
las dos células hijas, proceso llamado citocinesis.
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Con el fin de describir la mitosis, se suelen distinguir 4 fases o etapas: profase, metafase, anafase y
telofase, pero en realidad es un proceso continuo y las 4 se suceden sin que exista un límite claro entre ellas.
 Profase: Cuando finaliza la fase G2, la célula presenta en su núcleo una red enmarañada de
cromatina, pero al iniciarse la mitosis se produce un ligero aumento del tamaño del núcleo y dentro de él se
empiezan a diferenciar una serie de filamentos claramente visibles que son los cromosomas. Al final de la
profase, cada cromosoma es perfectamente identificable, pero, debido a la replicación del ADN que se produjo
durante la fase S del ciclo celular, cada uno se halla partido longitudinalmente en dos mitades llamadas
cromátidas unidas entre sí únicamente por la zona correspondiente al centrómero. Al mismo tiempo que ocurre
esto, la membrana nuclear se va disolviendo y llega a desaparecer por completo quedando los cromosomas libres
en el citoplasma. Los nucleolos también desaparecen.
Paralelamente también ocurren cambios en el citoplasma, sobre todo en el centrosoma. Los
centriolos empiezan a separarse y cada uno se dirige hacia un polo de la célula. Entre ellos se desarrolla un haz
de finísimas fibras denominado huso acromático. Esta estructura está perfectamente desarrollada al final de la
profase. En las células vegetales no existen centriolos y sin embargo también se forma el huso acromático, pero
se desarrolla a partir de dos zonas que se diferencian en los polos de la célula con forma de casquete. Por ello se
llaman casquetes polares y a partir de ellos surgen los filamentos del huso.
 Metafase: Durante ella, los cromosomas, que estaban dispersos en el citoplasma, se empiezan a
agrupar y acaban todos colocados en un plano ecuatorial de la célula doblados por su centrómero, que mira hacia
la parte central del huso, mientras que los brazos se dirigen hacia fuera. Esta disposición recibe el nombre de
estrella madre. En este momento, el centrómero se duplica con lo que las dos cromátidas de cada cromosoma
quedan completamente independientes. En cada centrómero se inserta un filamento del huso acromático.
 Anafase: Los filamentos del huso empiezan a acortarse progresivamente por lo que cada pareja
de cromátidas se va separando entre sí a partir del vértice ocupado por el centrómero. A medida que se separan
se van desplazando hacia los polos de la célula de forma que, al final de la anafase, la mitad de las cromátidas
acaba situada en uno de los polos y la otra mitad en el otro. Paralelamente los filamentos del huso empiezan a
palidecer.
 Telofase: Se caracteriza por la reconstrucción de los núcleos de las células hijas. Las cromátidas,
que ya se pueden considerar cromosomas completos, empiezan a difuminarse hasta adquirir el aspecto que tienen
en una célula en reposo, es decir, filamentos de cromatina. Se forma una nueva membrana nuclear y el huso
desaparece totalmente.
 Citocinesis: Durante la telofase ocurre también la división del citoplasma o citocinesis, aunque
de forma distinta según sean células vegetales o animales.
En la vegetales se empiezan a condensar unos gránulos en la zona ecuatorial de la célula hasta que
llegan a formar un tabique llamado placa celular que crece de dentro hacia fuera hasta llegar a la periferia
celular; en ese momento quedan independientes las dos células hijas, aunque unidas por la placa celular, que
pasará a constituir la lámina media de la pared celular de ambas.
En las células animales se empieza a formar un surco en la periferia celular que poco a poco va
estrangulando la zona ecuatorial hasta que acaba dividiendo a la célula madre en dos células hijas.
La duración de todo el proceso mitótico es variable según las condiciones y el tipo de célula, pero
normalmente suele durar entre 30 minutos y 3 horas. La profase es la de mayor duración.
La mitosis es un proceso común a todas las células eucarióticas que garantiza que las células hijas
tengan los mismos cromosomas que la célula madre y, por tanto, la misma información genética. En los
organismos pluricelulares es necesario que, durante su crecimiento y desarrollo, las nuevas células que se forman
tengan la misma información genética (los mismos cromosomas) que el resto de las células del organismo. De
igual forma, cuando se reparan los tejidos dañados las nuevas células deben ser idénticas a las que se
reemplazan. La mitosis asegura que esto sea así. En la reproducción asexual, los hijos son idénticos a los padres
puesto que son producidos como resultado de la división celular por mitosis. Como consecuencia, la
descendencia tiene las mismas ventajas y desventajas que los padres para sobrevivir en el medio. Los
descendientes producidos por reproducción asexual forman un clon.
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5.1.3. MEIOSIS: El proceso de la mitosis asegura que no se produzca ningún cambio en el número
de cromosomas de las células hijas con respecto a la célula madre. De este modo una célula madre con 2n
cromosomas origina dos células hijas con 2n cromosomas también. En los organismos con reproducción sexual
se forma un zigoto o célula embrionaria por fertilización entre los gametos masculino y femenino. Si estos
gametos se formaran por un proceso mitótico, el zigoto resultante tendría doble número de cromosomas que los
organismos progenitores, es decir, 4n cromosomas. Este zigoto, al dividirse (por mitosis) y crecer daría lugar a
un organismo que tendría en todas sus células 4n cromosomas. Esto contradice la evidencia de que el número de
cromosomas permanece constante en una especie a lo largo de generaciones. Debe existir por tanto un
mecanismo que reduzca el número de cromosomas a la mitad en el momento en que se forman los gametos o
células reproductoras. Este mecanismo es la meiosis.
Se puede definir meiosis como el proceso por el que los cromosomas son separados en las células
sexuales y su número reducido de la condición de diploide (2n) a la de haploide (n). La meiosis completa consta
de dos divisiones sucesivas de la célula madre de las cuales sólo la primera es reduccional, mientras que la
segunda es mitótica normal. Las dos pueden dividirse, con un fin puramente descriptivo, en las mismas fases que
la mitosis, de las cuales difiere bastante poco.
 1ª división meiótica: Es una división reduccional. A partir de una célula madre 2n se obtienen
dos células hijas con n cromosomas.
Profase I: En general, los procesos que ocurren son semejantes a los de la profase
mitótica: desaparece la membrana nuclear, se separan los centriolos formándose entre ellos el huso acromático y
los cromosomas se hacen visibles como filamentos constituidos por dos cromátidas. La gran diferencia es que en
la profase I meiótica se produce un apareamiento de cromosomas homólogos, se adosan longitudinalmente uno
contra otro, llegando incluso a enroscarse entre sí. Este fenómeno se denomina sinapsis y su importancia va más
allá del simple apareamiento, puesto que es posible que un fragmento de un cromosoma se intercambie con el
mismo fragmento del cromosoma homólogo, hecho que se llama entrecruzamiento y que lleva consigo un
intercambio de información genética, es decir, una recombinación genética. El conjunto de los dos cromosomas
homólogos apareados, cada uno con sus dos cromátidas, recibe el nombre de tétradas.
Metafase I: Es semejante a la metafase mitótica salvo por el hecho de que los
cromosomas que se colocan en el plano ecuatorial de la célula formando la estrella madre son en realidad parejas
de cromosomas homólogos, es decir, tétradas de cromátidas.
AnafaseI: Se diferencia de la anafase mitótica en que lo que se separan no son las
cromátidas de un mismo cromosoma sino los dos cromosomas homólogos, formados cada uno por dos
cromátidas. Es en este momento cuando se produce, por tanto, la reducción cromosómica, ya que a cada polo de
la célula sólo va a ir una mitad de cromosomas, pero no una mitad cualquiera sino exactamente un cromosoma
de cada pareja de homólogos.
Telofase I: Se forman las membranas nucleares alrededor de los dos núcleos hijos y se
produce la citocinesis o división del citoplasma. Cada célula hija recibe n cromosomas formados cada uno de
ellos por dos cromátidas hermanas unidas.
 2ª división meiótica: Una vez terminada la 1ª división meiótica, se produce una breve interfase
enla que no hay síntesis de ADN. Los cromosomas se descondensan un poco, pero enseguida se condensan de
nuevo y empieza la segunda división meiótica, que es similar a una mitosis normal salvo por el hecho de que el
número de cromosomas es la mitad (n) que el de una célula normal (2n).
 Significado de la meiosis: La meiosis produce células haploides a partir de células diploides y,
además, promueve la variabilidad genética de los descendientes obtenidos por reproducción sexual por los
siguientes motivos:
Reduce el número de cromosomas a la mitad, permitiendo la fecundación y, por tanto, la
combinación de genes de los dos progenitores. La fecundación es el proceso mediante el cual los gametos
masculino y femenino se fusionan, iniciando el desarrollo de un nuevo individuo cuyo material genético difiere
del de sus progenitores.
Durante la primera división de la meiosis se produce un reparto al azar de los
cromosomas homólogos paternos y maternos.
Debido al entrecruzamiento cromosómico, que tiene lugar durante la profase I, se
produce la recombinación o intercambio de segmentos entre los cromosomas homólogos paternos y maternos.
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