tema 12.reproducción celular 1. ciclo celular 2

TEMA 12.REPRODUCCIÓN CELULAR
1. CICLO CELULAR
2. DIVISIÓN CELULAR:
- MITOSIS. FASES Y SIGNIFICADO BIOLÓGICO
- CITOCINESIS
3. MEIOSIS. SIGNIFICADO BIOLÓGICO
4. CICLOS DE VIDA
5. DIFERENCIAS MITOSIS Y MEIOSIS
1. CICLO CELULAR
Todas las células desde que surgen por división de otras células hasta que vuelven a
dividirse, atraviesan por una serie de etapas que constituyen su ciclo vital o ciclo celular, cuya
duración aproximada es de 24 horas. Cada ciclo consta de las siguientes fases:
a) INTERFASE: es la fase vegetativa y comprende los siguientes periodos
* FASE G1. Es la fase de crecimiento inicial, que tiene lugar inmediatamente después
de la división celular, en donde la célula aumenta de tamaño. Es una etapa de intensa
actividad metabólica, donde los genes se transcriben y traducen para sintetizar las proteínas
necesarias para su crecimiento. En esta fase la célula puede mantenerse un tiempo indefinido,
llevando a cabo las funciones propias del tejido en el que se encuentre. En este caso, se dice
que la célula se encuentra en el estado Go o estado de quiescencia. En realidad, es éste el
estado en que se encuentran la mayor parte de las células en un organismo en condiciones
normales, sino suele durar unas 11 horas.
* FASE S: cuando la célula alcanza determinado tamaño, debe prepararse para su
división, para ello, previamente duplica su contenido génico (ADN) con el fin de que cada
célula hija contenga una copia idéntica del genoma. Ésta es una fase, por tanto, de síntesis de
ADN y replicación de los cromosomas, cuya duración aproximada es de 8 horas. También
hay replicación de los centriolos.
* FASE G2: en esta etapa se transcriben y traducen ciertos genes con el fin de
sintetizar determinadas proteínas necesarias para la división de la célula. Es la segunda fase de
crecimiento, preparatoria para la mitosis, y tiene una duración aproximada de 4 horas.
b) MITOSIS: es la etapa final del ciclo, cuando las células se dividen y reparten
equitativamente su
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contenido nuclear (mitosis o cariocinesis) y citoplásmico (citocinesis) entre las dos células
hijas.
Suele durar 1 hora.
Para que una célula salga del estado de quiescencia y el ciclo celular tenga continuidad, es
necesario ir superando los diferentes frenos establecidos por el sistema de control del ciclo
celular.
La base del sistema de control está formado por dos clases de proteínas: proteínas
quinasas dependientes de ciclina (Cdk) y unas proteínas activadoras llamadas ciclinas.
Estas moléculas actúan en los puntos de control, activando o desactivando la progresión del
ciclo.
Los puntos de control son los siguientes:
 El punto más importante se encuentra al final del periodo G1y depende de que
la célula ha alcanzado el tamaño suficiente para dividirse y de si las
condiciones del ambiente son favorables; el tamaño depende de la relación
nucleoplasmática y las condiciones ambientales de los llamados factores de
crecimiento, que pueden ser estimuladores e inhibidores.
 El siguiente punto de control se halla al final del periodo G2y de él depende
que la célula comience o no la mitosis; de nuevo son importantes el
tamaño de la célula y las condiciones ambientales,concretamente la
presencia del denominado factor promotor de la mitosis, otro factor viene
dado por la necesidad de que el ADN este total y correctamente replicado.
 El último freno se sitúa en el paso de la metafase a anafase, dos de las fases
de la mitosis, y depende, por un lado, de que los cromosomas se hallen
convenientemente situados y alineados en la placa ecuatorial del huso
acromático, y, por otro, de que el MPF, hasta ahora activo, se inactive.
¿Cómo intervienen quinasas (Cdk) y ciclinas? Si la célula no recibe señales internas o
externas inhibidoras, al final de la G1 la Cdk se une a la ciclina G1,formando una quinasa
de inicio que pone en marcha el mecanismo de replicación del ADN.
Posteriormente si sigue sin recibir señales de inhibición, una ciclina mitótica se acopla a Cdk
y forma el factor promotor de la mitosis (MPF) que desencadenan los procesos que impulsan
la célula hacia la mitosis.
Un hecho muy curioso en la vida de las células es que no se multiplican de manera indefinida
sino que, dependiendo del tipo celular, van a darse un número limitado de divisiones,
alrededor de 50 como media,tras las que la célula entra en un estado conocido como
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senescencia, es decir, un periodo G0, sin retroceso. La senescencia viene seguida con mayor
o menor prontitud, de la muerte de la celular programada, conocida como apotosis. En
esta, la célula se arruga por pérdida de agua y se desprende de sus vecinas, sufre un burbujeo
y el núcleo y la cromatina se condensa cerca de la membrana nuclear. El núcleo se fragmenta
y la célula queda reducida a cuerpos apoptóticos o fragmentos celulares. Estos son ingeridos
por células vecinas y por macrófagos, sin que el contenido celular, que aún es activo, se libere
al exterior, evitando la inflamación y el daño tisular. Las propias células fabrican una serie de
proteínas, endonucleasas, proteasas e hidrolasas, que atacan directamente su entramado
celular.
En el desarrollo embrionario tiene una función fundamental en la eliminación de células
sobrante en la especialización celular.
En los individuos adultos, su papel es decisivo en el recambio celular en los tejidos, así como
en la destrucción de células dañadas .La pérdida del control del ciclo celular y de la apoptosis
por exceso o por defecto, parece estar involucrada con enfermedades tales como, SIDA,
cáncer (error en p53), mal de Alzheimer, Parkinson, artritis reumatoide, etc.
2. DIVISIÓN CELULAR: MITOSIS.
La mitosis es la fase del ciclo celular en la que la denominada célula madre se divide
(luego ella desaparece) en dos células hijas con idéntico contenido genético entre sí y con
respecto a la célula madre.
Todo el proceso mitótico se dirige, pues, al consiguiente reparto equitativo del material tanto
genético, o cariocinesis, como citoplásmico, o citocinesis. La cariocinesis se divide en cuatro
fases: profase, metafase, anafase y telofase, aunque no existe frontera precisa entre ellas. La
citocinesis comienza cuando la célula se encuentra todavía en la telofase.
 FASES DE LA MITOSIS
o PROFASE:
Consiste en una serie de fenómenos que ocurren prácticamente de manera simultánea
y progresiva. Los centriolos cuya duplicación ha tenido lugar momentos antes de que la
célula entre en mitosis, comienzan a moverse, para situarse en los polos opuestos de la célula.
A medida que se desplazan comienzan a formar fibras de microtúbulos de dos tipos: las
fibras polares, que terminarán recorriendo la célula de un polo a otro y se solapan en el plano
ecuatorial de la célula y que generarán fuerzas que separan los dos polos y las fibras
cinetocóricas, que se unirán a los cinetecóros de los cromosomas, moviendo los cromosomas
durante toda la mitosis. Este conjunto de fibras forma el denominado huso acromático o
mitótico, que será el responsable de la adecuada separación de las cromátidas que forman los
cromosomas, replicados durante la fase S.
En las células vegetales, que carecen de centrosoma, el huso acromático es formado
por regiones densas del citoplasma que reciben el nombre de centros organizadores de
microtúbulos.
En la región nuclear los cromosomas se condensan de forma que puedan hacerse
visibles al microscopio óptico como filamentos. De ahí el nombre de mitosis (mitos, en
griego, significa filamento). La entrada de agua en el núcleo hace que éste comience a
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hincharse y pronto la membrana nuclear se destruye, disgregándose en fragmentos que
recuerdan a segmentos de retículo endoplasmático. Así mismo, los nucleolos desaparecen.
o METAFASE:
La membrana nuclear termina por desaparecer. Pronto puede apreciarse cómo cada
cromosoma está formado por dos cromátidas, de ahí que reciban el nombre de cromosomas
metafásicos, y también cómo se enganchan a las fibras cinetocóricas.
Progresivamente, e impulsados por las fibras del huso, los cromosomas son dirigidos y
colocados en el plano medio del huso acromático, formando la estructura conocida como
placa ecuatorial. En este momento los centrómeros se duplican, separándose las cromátidas
de cada cromosoma, constituyendo los cromosomas hijos.
o ANAFASE:
De forma simultánea, todas las cromátidas se separan de sus parejas y son conducidas
por las fibras cinetocóricas hacia los polos opuestos. Como el centrómero de la cromátida es
lo primero que avanza adquiere la forma típica de en V. Cada cromosoma recibirá ahora el
nombre de cromosoma o cromosoma anafásico.
La velocidad es considerable, 1 mm por minuto, lo que hace que esta sea la fase más rápida.
Se consideran dos categorías de movimiento: por una parte las fibras cinetocóricas se acortan,
esto hace que los cromosomas se acerquen a los polos, y las fibras polares se alargan, esto
hace que los polos del huso se alejen uno de otro.
La anafase termina cuando los cromosomas han llegado a los polos.
o TELOFASE:
Con los cromosomas anafásicos ya en los polos comienzan los fenómenos finales
(telos, en griegosignifica fin) que, son prácticamente los inversos a los de la profase:
· El huso acromático desaparece.
· El material cromosómico comienza a descondensarse y, consecuentemente, a tornarse
invisible.
· Las membranas nucleares se forman poco a poco hasta delimitar dos regiones nucleares.
· Reaparecen los nucleolos.
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 SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MITOSIS
1. La división por mitosis está relacionada, sobre todo, con procesos de reproducción asexual
de los organismos, en los que asegura que los descendientes sean idénticos a sus
antecesores:
A) En seres unicelulares, la división celular mitótica coincide con la reproducción
asexual o multiplicación, ya que un único individuo da lugar así a otros idénticos a él. Hay
distintos tipos de reproducción asexual: bipartición, gemación, división múltiple y
esporulación . En todas ellas el reparto del material genético es por mitosis.
B) En seres pluricelulares de reproducción asexual un individuo se desprende de una
célula o grupo de éstas, que se dividen por mitosis para dar un nuevo individuo completo
idéntico a su antecesor. P.ej.- Una espora que germina y origina un individuo; un fragmento
de un organismo que da lugar a otro ser, como es el caso de un esqueje de geranio o un trozo
de patata con yemas..
2. Por otra parte, en los seres con reproducción sexual, la mitosis asegura que a partir de
una sola célula (el cigoto, en unos casos, la meiospora, en otros), se formen los millones de
células del organismo, con la misma información genética, aunque pueden diferenciarse
para formar tejidos y renovarse a lo largo de la vida. En resumen, la mitosis permite así el
crecimiento (proliferación), el desarrollo y diferenciación, así como la regeneración.
 CITOCINESIS
La citocinesis consiste en el reparto del contenido del citoplasma (hialoplasma y
orgánulos) y sucede de forma diferente en células animales y vegetales.
o En células animales comienza junto con la telofase y tiene lugar un estrangulamiento.
Gracias a la acción de filamentos de actina, en la membrana plasmática aparece una
pequeña invaginación a modo de surco o anillo contráctil, a la altura del plano
ecuatorial del huso acromático. El surco se va progresivamente haciendo más
profundo de modo que el canal de comunicación entre ambas células se va haciendo
más y más pequeño hasta cerrarse, de modo que las dos células hijas finalmente
quedan independizadas.
o En células vegetales, la citocinesis sucede por la fusión de vesículas procedentes del
aparato de Golgi que se van colocando y fusionando a la altura del plano medio de la
célula madre. La sucesiva fusión de nuevas vesículas hace que se forme una estructura
plana denominada placa celular o fragmoplasto, cuyos extremos crecen hasta llegar
a fusionarse con la membrana plasmática de la célula madre y generando así dos
células independientes. Las vesículas tienen un alto contenido en polisacáridos que,
fusionándose con pectina originarán la lámina media. Entre ésta y la membrana
plasmática cada célula constituirá su pared celular vía síntesis y deposición de
celulosa.
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3. MEIOSIS. FASES Y SIGNIFICADO BIOLÓGICO
Este proceso implica dos divisiones sucesivas, obteniéndose 4 células hijas con la mitad del
número de cromosomas que la célula madre y con distinta información genética cada
una, como consecuencia de una nueva reordenación de sus genes.
Las dos fases de la meiosis reciben el nombre de meiosis I o meiosis reduccional y meiosis
II o meiosis ecuacional.
La meiosis es por tanto, un proceso por el cual una célula diploide, 2n, dará lugar a células
haploides con la mitad del nº de cromosomas), n; y además se obtendrán diferencias
genéticas significativas entre ellas, debido a que durante este proceso se intercambian
información los cromosomas homólogos.
Por ello la meiosis introduce variabilidad genética. También aumenta la variabilidad como
consecuencia de que durante la 1ª división meiótica los cromosomas que se reparten, lo hacen
al azar. Este proceso sucede siempre que se dé una reproducción sexual para evitar que
cada vez que se fusionen los gametos durante la fecundación se produzca una duplicación de
la información genética, es por tanto fundamental para el mantenimiento constante del nº de
cromosomas de la especie.
MEIOSIS I
PROFASE I: se trata del proceso más largo de toda la meiosis y en el que ocurren los
acontecimientos más importantes de toda la meiosis. A su vez, se divide en:
¨ Leptoteno: los cromosomas comienzan a condensarse hasta hacerse visibles.
¨ Zigoteno: los cromosomas, en progresiva condensación, se aproximan de forma que cada
gen queda enfrentado a su homólogo. Este proceso es conocido como sinapsis y el conjunto
de los dos cromosomas apareados recibe el nombre de complejo sinaptoténico. Este complejo
se alcanza gracias a una estructura de carácter proteico a modo de travesaños de escalera que
mantienen engarzados y perfectamente alineados a ambos cromosomas. Parece ser que en el
primer momento del alineamiento, es necesario que se den ciertas interacciones entre pares de
bases en sitios concretos a lo largo de los cromosomas homólogos.
¨ Paquiteno: la condensación de los cromosomas es máxima y el apareamiento es tal que la
imagen es conocida como tétrada o bivalente. Es en esta subfase cuando las cromátidas no
hermanas se entrecruzan e intercambian fragmentos cromosómicos, en un proceso conocido
como sobrecruzamiento (de crossing over, en inglés). Los puntos concretos de cruce o
contacto son denominados quiasmas. El sobrecruzamiento es un fenómeno que tiene gran
importancia, ya que su consecuencia es la recombinación genética, y, por consiguiente,
aumenta las posibilidades de mezclas génicas que favorecen la evolución de una especie con
reproducción sexual.
¨ Dioploteno: los cromosomas comienzan a separarse, en un proceso conocido como
desinapsis. Como la separación es progresiva al principio pueden apreciarse con claridad los
puntos de cruce o quiasmas del sobrecruzamiento.
¨ Diacinesis: los cromosomas están prácticamente separados, permaneciendo unidos todavía a
los quiasmas. La envoltura nuclear desaparece y comienza a formarse el huso acromático
(también el centrosoma se ha duplicado con anterioridad al comienzo de la meiosis).
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METAFASE I: el huso acromático está totalmente formado. Las tétradas, se sitúan en el
plano ecuatorial, uniéndose las fibras a los cinetócoros. Mientras que en la mitosis los
cromosomas homólogos se distribuyen por la placa ecuatorial sin apareamiento alguno, ahora
se colocan enfrentados por parejas.
ANAFASE I: las fibras cintecóricas tiran de los cromosomas homólogos, procediendo a su
total separación. Comienza su avance hacia los polos.
TELOFASE I: los cromosomas llegan a los polos y se procede a la citocinesis,
originándose dos células que poseen cada una, un juego de cromosomas homólogos.
En muchas células entre esta fase y el comienzo de la meiosis II no hay prácticamente pausa,
por lo que se vería inmediatamente continuada con la profase II. En otras células, sin
embargo, existe una pequeña fase de reposo entre la telofase I y la profase II, durante la que
se puede regenerar parcial o totalmente la membrana nuclear e, incluso, puede tener cierta
descondensación del material genético. Lo que es menos habitual, aunque se da en ocasiones,
es que no tenga lugar la citocinesis. Lo que evidentemente nunca tiene lugar entre ambas
divisiones meióticas es ningún tipo de síntesis de ADN.
MEIOSIS II:
PROFASE II: de haberse formado la envoltura nuclear desaparece y los cromosomas
recuperan su grado de condensación. Los centriolos se duplican y comienzan a formar un
nuevo huso acromático.
METAFASE II: el huso acromático termina de formarse y los cromosomas se disponen en
la placa ecuatorial, enganchados por sus cinetócoros a las fibras de aquél.
ANAFASE II: por el proceso explicado en la mitosis las cromátidas de los cromosomas se
separan y avanzan hacia polos opuestos.
TELOFASE II: tienen lugar los fenómenos que comentamos para la telofase mitótica:
desaparición del huso, descondensación de los cromosomas, formación de las envolturas
nucleares y reaparición de los nucleolos.
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 SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MEIOSIS
A) Mantiene constante el número de cromosomas de una generación a la siguiente.
La división por meiosis, íntimamente relacionada a la reproducción sexual, evolutivamente
ha debido surgir ligada a ella:
Si la dotación cromosómica de los gametos fuese igual a las células somáticas, al reunirse
ambas dotaciones tras la fecundación, el número total de cromosomas se duplicaría generación tras
generación.
La reproducción sexual implica, por tanto, que en algún momento del ciclo vital de los
organismos, el número de cromosomas debe quedar reducido a la mitad.
La meiosis asegura que los gametos sean siempre haploides (n) de manera que, tras la
fecundación, resulte un zigoto diploide (2n).
B) Agente generador de variabilidad genética.
La meiosis, además, ha contribuido al enorme éxito evolutivo de la reproducción sexual al aportar
variabilidad genética, pues las células resultantes (gametos o meiosporas) son diferentes entre sí por
la recombinación génica que se produce en la profase I y el reparto al azar de los cromosomas en la
anafase I y II. (A esto se añade el encuentro al azar entre gametos, todo ello da lugar a una
combinación genética prácticamente única para cada ser)
4. CICLOS DE VIDA
En los seres vivos con reproducción sexual tiene que producirse una meiosis, para mantener el
número constante de cromosomas. La fecundación determina el paso de la haplofase a la diplofase, se
produce una alternancia de fases que varía la dotación cromosómica y es como consecuencia de
variaciones en la relación temporal de dos fenómenos: la fusión de los gametos y la meiosis.
Atendiendo a esta relación temporal los organismos pueden agruparse en tres tipos de ciclos
cromosómicos característicos:

Seres haplontes
Son organismos en los que predomina la fase haploide, de manera que la única célula diploide es
el cigoto, ya que la meiosis se da inmediatamente después de la fecundación. Meiosis cigótica. Algas
inferiores y hongos.

Seres diplontes o diplobiontes
En ellos predomina la fase diploide. La meiosis se presenta antes de la fecundación para
producir gametos: meiosis gamética, de manera que los gametos son lo único haploide del ciclo.
Metazoos.

Seres diplohaplontes
En ellos se presenta una generación de células haploides y otra diploide, como consecuencia de
que la meiosis se da en un tiempo comprendido entre la fusión de los gametos y la formación de estos.
Esta alternancia en la dotación cromosómica va acompañada de una modalidad reproductora diferente
y la meiosis se da para producir esporas: meiosis esporogénica, obtenidos una generación
esporofítica, al organismo que se encarga de producir gametos se le denomina gametofito. Esta se da
en plantas
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5. DIFERENCIAS MITOSIS Y MEIOSIS
MITOSIS
MEIOSIS
Ocurre en células haploides y diploides
Ocurre en células diploides
El núcleo se divide una vez
El núcleo se divide dos veces
No hay sobrecruzamiento
Durante profase I, hay sobrecruzamiento, que da
como consecuencia la recombinación génica
En la placa ecuatorial de metafase, se alinean los
cromosomas con dos cromátidas
En la placa ecuatorial de metafase I , se alinean
parejas de cromosomas homólogos, unidos por
quiasmas
En la anafase se separan las cromátidas hermanas
de los cromosomas
En la anafase I, se separan cromosomas
homólogos hacia un polo de la célula
Se producen dos células idénticas entre sí, con el
mismo número de cromosomas e información
genéticas, y ambas células hijas son iguales a la
progenitora
Produce 4 células hijas diferentes entre sí en
cuanto a información genética y haploides.
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