La Meiosis: Concepto y Propósito
La meiosis es un mecanismo de división celular que permite la obtención a partir de células diploides (2n) de células haploides (n) con diferentes combinaciones de genes.
Objetivos de la Meiosis
La meiosis no es un tipo de división celular diferente de la mitosis o una alternativa a esta. La meiosis tiene objetivos distintos:
- Reducción del número de cromosomas.
- Establecimiento de reestructuraciones en los cromosomas homólogos mediante intercambios de material genético.
Por lo tanto, la meiosis no es una simple división celular. Está directamente relacionada con la sexualidad y tiene un profundo sentido para la supervivencia y evolución de las especies.
Mecanismo de la Meiosis
La meiosis consta de dos divisiones sucesivas de la célula con una única replicación del ADN. El producto final son cuatro células con n cromosomas.
División I
Profase I
En esta fase suceden los acontecimientos más característicos de la meiosis. La envoltura nuclear se conserva hasta el final de la fase, momento en el que se desintegra. Al mismo tiempo, desaparece el nucleolo y se forma el huso. Dada su duración y complejidad, se subdivide en cinco etapas:
- Leptoteno
- Zigoteno
- Paquiteno
- Diploteno
- Diacinesis
Metafase I
Los bivalentes se disponen sobre el ecuador del huso, pero lo hacen de tal forma que los dos cinetocoros que tiene cada homólogo se orientan hacia el mismo polo, el opuesto hacia el que se orientan los dos cinetocoros del otro homólogo.
Anafase I
Los cromosomas solo presentan un centrómero para las dos cromátidas. Debido a esto, se separan a polos opuestos cromosomas completos con sus dos cromátidas. No se separan 2n cromátidas, sino n cromosomas dobles. Esta disyunción o separación de los cromosomas da lugar a una reducción cromosómica. Como consecuencia, desaparecen los quiasmas. La distribución al azar de los cromosomas es una de las fuentes de variabilidad.
Telofase I
Es una telofase normal pero que da lugar a dos células hijas cuyos núcleos tienen cada uno n cromosomas con dos cromátidas.
Interfase (entre divisiones)
Puede ser variable en su duración, incluso puede faltar por completo, de manera que tras la telofase I se inicia sin interrupción la segunda división. En cualquier caso, nunca hay síntesis de ADN; es decir, es una interfase sin periodo S.
División II
Es una mitosis normal en la que las dos células anteriores separan en la anafase II las cromátidas de sus n cromosomas. Surgen así 4 células con n cromátidas cada una.
Replicación del ADN
El ADN es una molécula formada por dos hebras complementarias y antiparalelas. Una de las primeras dudas que se plantearon fue la de cómo se replicaba el ADN.
La Replicación Semiconservativa del ADN en Eucariotas
Cuando una célula se divide, o cuando se originan los gametos, las nuevas células que se forman deben contener la información genética que les permita sintetizar todas las enzimas y el resto de las proteínas necesarias para realizar sus funciones vitales. Esta es la principal razón por la que el ADN debe replicarse.
La replicación del ADN es el proceso según el cual una molécula de ADN de doble hélice da lugar a otras dos moléculas de ADN con la misma secuencia de bases.
Proceso de Replicación
- En la célula procariótica la replicación parte de un único punto y progresa en ambas direcciones hasta completarse.
- En la célula eucariótica el proceso no empieza por los extremos de la molécula, sino que parte de varios puntos a la vez y progresa en ambas direcciones formando los llamados ojos de replicación.
- Primero se separan las dos hebras y, una vez separadas, van entrando los nucleótidos trifosfato complementarios de cada uno de los de las hebras originales del ADN.
- Las enzimas ADN polimerasas los unen entre sí formando una hebra de ADN complementaria de cada una de las hebras del ADN original.
Se dice que la síntesis de ADN es semiconservativa porque cada una de las moléculas de ADN «hijas» está formada por una hebra de ADN original y otra complementaria sintetizada de nuevo. Es de destacar que la dirección en la que progresa la replicación es la misma en ambas hebras. Ahora bien, las enzimas que unen los nucleótidos solo pueden efectuar la unión en dirección 5′-3′. Esto indica que ambas hebras, al ser antiparalelas, deben sintetizarse de diferente manera.
Mitosis: Fases del Ciclo Celular
Periodos Interfásicos
Periodo G1
Los cromosomas se encuentran esparcidos en el interior del núcleo celular asociados a las histonas formando las fibras nucleosómicas. Los genes se transcriben de acuerdo con las necesidades metabólicas que presenta la célula en cada momento. En el citoplasma se suceden los diferentes procesos metabólicos, se produce la síntesis de ARNm y proteínas.
Periodo S
Es el de síntesis de ADN, dura de 6-8 horas. En él se produce la duplicación del ADN y la duplicación de las cromátidas, apareciendo varios pares de ellas, que siguen unidas por el centrómero. Continúa la síntesis de ARNm y se sintetizan histonas.
Periodo G2
Es el que antecede a la mitosis. Dura de 4 a 5 horas. Comienza cuando deja de formarse ADN: en este periodo los cromosomas están ya duplicados (formados por dos cromátidas con uniones a nivel del centrómero) y se sintetiza el ARNm.
Fases de la División Mitótica
Profase
- Comienza con la condensación de la cromatina.
- Hinchamiento del núcleo.
- Se forma el huso acromático.
- Los cromosomas se dirigen hacia el plano ecuatorial de la célula.
- Los nucleolos se deshacen y desaparecen.
Metafase
- Se completa el huso mitótico.
- La membrana nuclear desaparece totalmente.
Anafase
Comienza con la separación de las cromátidas hermanas desde el centrómero. A continuación, cada cromátida, convertida en cromosoma independiente, se desplaza en sentido opuesto hacia los polos del huso, terminando este período cuando los lotes de cromosomas se sitúan alrededor de cada polo.
Telofase
- Se inicia la reconstrucción celular: empieza a restituirse la membrana nuclear.
- Los cromosomas se descondensan progresivamente y la cromatina toma aspecto interfasico.
- Hay transcripción y el nucleolo reaparece en el organizador nucleolar.
Citocinesis
Proceso de división del citoplasma para formar dos nuevas células. Tiene lugar durante la telofase.
Reparte algunas estructuras del citoplasma: ribosomas, Golgi, mitocondrias… proceso fácil por la repetición de estas estructuras. En animales es por estrangulamiento y en vegetales por tabique.