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TEMA 12: LA REPRODUCCIÓN CELULAR

 

CONTENIDO

TEMA 12: LA REPRODUCCIÓN CELULAR

1. EL CICLO CELULAR: INTERFASE Y DIVISIÓN.

2. FASES DE LA MITOSIS. Profase, metafase anafase y telofase.

3. CITOCINESIS. Citocinesis en células animales y vegetales.

 

1. El ciclo celular: interfase y división

 

Al llegar las células a un determinado momento de su vida, se reproducen, es decir, producen otras células semejantes a ellas. Esto sucede gracias a la mitosis: proceso de división por el cual se originan, a partir de una célula madre, dos células hijas con el mismo número y clase de cromosomas que poseía la célula madre y con idéntica información genética.

Gracias a estas características de la mitosis, proceso posterior a la replicación del material genético de la célula, se logra mantener el número de cromosomas y la dotación diploide de la célula.

Después de que una célula madre sufra el proceso de mitosis y dé lugar a 2 células hijas, cada célula hija se desarrolla y sufre posteriormente un nuevo proceso de división mitótica para originar 2 células hijas idénticas. De esto deducimos la existencia de un fenómeno cíclico, que denominamos ciclo celular, en el que los acontecimientos se repiten en cada generación.

Durante la división mitótica se interrumpen de modo prácticamente absoluto tanto la síntesis de ADN como la de ARN.

Sin embargo, durante la interfase ambos procesos de síntesis de desarrollan a ritmos muy diferentes:

El ARN es sintetizado aproximadamente al mismo ritmo durante toda la interfase.

La síntesis del ADN se concentra -dentro de la interfase- en un periodo -o fase- muy corto que llamaremos periodo de síntesis o S.

A este periodo le precede uno de restitución postmitótica o G1, y le sigue otro periodo semejante de reposo (G2) durante el que se prepara la siguiente mitosis.

El ciclo celular completo comprende 4 fases o periodos, de los cuales el más corto es el de la mitosis propiamente dicha (aunque tanto la duración del ciclo celular como la de cada uno de los diferentes periodos que componen el ciclo, dependen del tipo de células y de la temperatura a la que se desarrollen, tal como muestra la siguiente figura).

Las células del sistema nervioso humano no se dividen cuando adultas, por lo que se puede decir que en el último de sus ciclos quedan estacionadas en el periodo G1.


Los periodos del ciclo celular son:

 

a)El periodo de división (D), que comprende la mitosis.

 

b)El primer periodo de crecimiento (G1), que comprende desde el fin de la mitosis hasta el principio de la replicación del ADN nuclear. Se restablece la relación nucleocitoplasmática normal (vol. del núcleo / vol. del citoplasma), por aumento del volumen de citoplasma.

 

c)El periodo de síntesis (S), durante el cual se lleva a cabo la síntesis del ADN (se replica el ADN), de forma que cada cromosoma pasa a tener 2 cromátidas.

 

d)El segundo periodo de crecimiento (G2), que comprende desde el final de la síntesis del ADN hasta el comienzo de la mitosis.

 

Los periodos más interesantes son el D y el S: en el periodo S se dobla la cantidad de ADN nuclear y, efectivamente, la única cromátida a la que había quedado reducido cada cromosoma después de la anafase mitótica se desdobla en 2 cromátidas; en el periodo D, al repartirse las 2 cromátidas de cada cromosoma entre ambas células hijas, se reduce nuevamente la cantidad de ADN (cromosomas de sólo 1 cromátida).

 

-Importancia de la mitosis

 

La mitosis es importante como mecanismo reproductor de los seres unicelulares (los moneras y protistas), que así aseguran la continuidad de la especie por dar lugar a individuos semejantes a la célula madre de la que proceden.

Pero no podemos olvidar que los pluricelulares más complejos, en el comienzo de su vida -por fusión de dos gametos o células sexuales- están constituidos por una sola célula. A partir de esa célula se desarrollará el individuo pluricelular gracias a un proceso continuado de mitosis y la posterior diferenciación de esas células en tejidos y órganos. Porque todas las células somáticas de un individuo pluricelular tienen la misma dotación genética (aunque por la especialización, sólo expresen la parte de esa información genética que corresponda a su función).

También es importante la mitosis en los procesos de regeneración de tejidos celulares.

 

 

2. Fases de la mitosis

 

El hecho fundamental que sucede en la mitosis es que las células hijas reciben exactamente el mismo número y clase de cromosomas que la célula madre que las ha originado. Gracias a la mitosis se mantiene la constancia numérica de los cromosomas y las dos series haploides de los mismos completas (como sabemos, son éstas leyes fundamentales que deben cumplir los cromosomas de todas las células).

Sólo pequeños detalles diferencian la mitosis de las células animales y vegetales. La cariocinesis (gr. carion: núcleo) o división nuclear, que es otro modo de denominar la mitosis, es un proceso continuo. No obstante para su estudio se han distinguido clásicamente 4 fases o etapas: profase, metafase, anafase y telofase. Antes de la mitosis se dice que la célula se encuentra en estado de reposo.

 

 


a) Profase

 

Tras un ligero aumento del tamaño nuclear, se empiezan a diferenciar una serie de filamentos claramente visibles al microscopio, que son los cromosomas. Primero tienen un aspecto fino y alargado, pero poco a poco van engrosándose y acortándose: esto de debe a que al principio de la profase las cromátidas están todavía muy desespiralizadas, pero paulatinamente cada cromátida se va arrollando sobre sí misma, y se producen sobre éste sucesivos enrollamientos.

Cada cromosoma consta de dos filamentos paralelos e idénticos entre sí, llamamos cromátidas, unidos por el centrómero o constricción primaria del cromosoma.

Durante la profase hay dos pares de centriolos (es decir, dos diplosomas), que se mueven hacia los polos mientras se desarrolla el huso entre ambos. Alrededor de cada diplosoma se forma un áster (de microtúbulos), de manera que tenemos (diplosoma, citocentro y áster) dos centrosomas.

Cada centrosoma se va desplazando a un polo de la célula, y entre ambos se organiza un haz de microtúbulos que constituyen el huso acromático (nombre que recibe por ser más ancho en el centro que en los extremos -forma de huso- y por su incapacidad de fijar colorantes).

Por microscopía electrónica se ha visto que los microtúbulos que forman el áster, igual que los que forman el huso acromático, nunca entran en contacto material con los centriolos.

En las células vegetales, como no hay centrosomas, aunque se forma también un huso, lo hace a partir de dos zonas que se diferencian en los polos de la célula y adoptan la forma de casquete (casquetes polares).

En ese momento, espiralizados por completo los cromosomas, duplicado el centrosoma, desplazado cada centrosoma a un polo de la célula y formado el huso acromático, el nucléolo desaparece y la membrana nuclear se va disolviendo, separándose unas de otras las porciones de retículo endoplasmático que la originaron.

Con esto se puede dar por terminada la profase.

Resumiendo: a) diferenciación de los cromosomas (cada uno de los cuales presenta dos cromátidas idénticas entre sí y unidas por el centrómero); b) desplazamiento de cada centrosoma a un polo de la célula; c) formación del huso acromático; y d) desaparición de la membrana nuclear.

 

 

b) Metafase

 

Los centrosomas han ocupado ya los polos de la célula y entre ellos se ha desarrollado totalmente el huso acromático. La metafase se inicia cuando los cromosomas, que se hallaban dispersos irregularmente, se sitúan en un plano ecuatorial perpendicular al huso acromático, doblados sobre sí mismos en forma de V (cuyo vértice corresponde al centrómero). El vértice de las V se orienta hacia la parte central del huso, y los brazos o ramas hacia fuera, por lo que la figura de los cromosomas vista desde los polos se asemeja a una estrella (estrella madre). La disposición de los cromosomas en el huso también recibe el nombre de placa ecuatorial. (En las células vegetales los cromosomas se distribuyen irregularmente y ocupan toda la superficie del plano ecuatorial del huso).

Los cromosomas se encuentran unidos a las fibras del huso por los centrómeros. Las fibras del huso que conectan con los centrómeros se denominan fibras cromosómicas, y las que se extienden sin interrupción de un polo al otro, fibras continuas.

 

 

 

 


c) Anafase

 

El equilibrio de fuerzas de la metafase se ve alterado por la división del centrómero, que ha unido hasta ese momento las dos cromátidas del cromosoma, con lo cual las dos cromátidas de cada cromosoma quedan completamente independientes. Esta división tiene lugar simultáneamente en todos los cromosomas.

Las fibras cromosómicas del huso se van acortando por despolimerización de los microtúbulos que las constituyen, y como consecuencia, las cromátidas (ahora denominadas cromosomas hijos) empiezan a separarse. Así, a cada polo de la célula se dirige un lote completo de cromosomas, constituidos ahora por una sola cromátida cada uno.

 

d) Telofase

 

El final de la emigración polar de los dos grupos de cromosomas hijos indica el comienzo de la telofase. El proceso de reconstrucción nuclear que tiene lugar en la telofase se asemeja aun proceso profásico invertido.

Los cromosomas hijos comienzan a desespiralizarse, de forma que se difuminan sus contornos hasta alcanzar el aspecto propio de la interfase (es decir, dejan de ser observables al microscopio). Cada cromosoma estará ahora constituido por una sola cromátida.

Las fibras del huso acromático van despareciendo paulatinamente. Se reconstruye la membrana nuclear de los núcleos hijos, a partir del retículo endoplasmático alrededor de cada uno de los lotes de cromosomas.

La duplicación de cada uno de los diplosomas polares ocurre en la telofase o, terminada ésta, ya en la interfase celular.

La siguiente tabla indica la duración de las fases mitóticas en varios tipos celulares:

 

 


3. Citocinesis

 

En la mayor parte de los casos, la división nuclear (cariocinesis) va acompañada de una división del citoplasma que completa la reproducción de la célula y que denominamos citocinesis.

En las células animales el citoplasma se constriñe en la región ecuatorial durante la telofase. Esta estrangulación se acentúa y profundiza durante la división celular.

En las células vegetales el proceso es algo más complicado, y de ordinario no se produce una estrangulación, sino la aparición en el plano ecuatorial de la célula madre de una nueva pared celular, que separará a las dos células hijas. La elaboración de esta nueva pared corre a cargo del aparato de Golgi: las cisternas que lo constituyen se acumulan a ambos lados de la célula madre y liberan gran cantidad de vesículas cargadas de material para elaborar la nueva pared.

Durante la citocinesis tiene lugar la distribución de los componentes citoplasmáticos, entre los que se incluyen las mitocondrias y el complejo de Golgi.