División Celular en Células Procariotas
Se produce mediante un proceso de fisión binaria o amitosis. La célula replica su ADN, de forma que se obtienen dos copias idénticas del cromosoma bacteriano. Posteriormente se produce la división del citoplasma (citocinesis), por un proceso de estrangulamiento progresivo de su parte central que culmina en su escisión en dos células hijas, cada una con una copia del cromosoma bacteriano. Es un tipo de reproducción asexual, ya que, a partir de una única célula madre, se originan dos células hijas genéticamente idénticas a ella.
División Celular en Células Eucariotas
En las células eucariotas, la división celular implica la segregación (separación) y reparto cromosómico previos a la división del citoplasma.
Mitosis
La mitosis es un proceso de reparto y segregación cromosómica que, tras la correspondiente división del citoplasma (citocinesis), origina dos células hijas con el mismo número de cromosomas e idéntica información genética que la de la célula madre. Es, por tanto, el mecanismo de división implicado en los procesos de reproducción asexual. Constituye el mecanismo principal de división de las células eucariotas. Mediante la mitosis se reproducen los organismos eucariotas unicelulares y se dividen las células de los organismos eucariotas pluricelulares durante el desarrollo embrionario, el crecimiento y la reparación de tejidos.
Meiosis
La meiosis es un proceso de reparto y segregación cromosómica que conlleva dos divisiones citoplasmáticas consecutivas, por lo que sus productos son cuatro células haploides, con la mitad de cromosomas que la célula madre. Se trata de un mecanismo vinculado a la reproducción sexual. Este tipo de reproducción supone la reunión en el cigoto, mediante fecundación, de los cromosomas de dos células reproductoras haploides: los gametos. Puesto que la fecundación duplica el número de cromosomas, se requiere el mecanismo de la meiosis, que origina células haploides.
Los Ciclos Biológicos
Un ciclo biológico comprende el conjunto de fases vitales por las que pasan los organismos de una especie con reproducción sexual: se inicia con la fecundación y formación del cigoto y finaliza cuando los nuevos organismos producen gametos, que reinician el ciclo a través de la fecundación. La alternancia de las fases de fecundación y meiosis implica la de diploidía (2n) y haploidía (n) a lo largo del ciclo biológico. La meiosis restaura la haploidía y, dependiendo de los tipos celulares que origina, permite establecer tres tipos de ciclos biológicos: haplonte, diplonte y haplodiplonte.
Tipos de Ciclos Biológicos
- Ciclo haplonte: La meiosis es la primera división del cigoto y origina meiosporas que se desarrollan por mitosis para dar adultos cuyas células son haploides. Es propio de numerosos hongos y algas.
- Ciclo diplonte: La meiosis ocurre en las células de la línea germinal y origina gametos, de cuya fusión surge el cigoto que se desarrolla mediante mitosis para dar un adulto cuyas células son diploides. Es característico de los animales.
- Ciclo haplodiplonte: El cigoto se desarrolla para dar un adulto diploide (esporofito). La meiosis se produce en células especiales del esporofito y origina meiosporas que se desarrollan a fin de generar adultos haploides (gametofitos), formadores de gametos. Tiene lugar en las plantas.
El Ciclo Celular Eucariota
El ciclo celular es la sucesión de etapas ordenadas, coordinadas y reguladas por las que transcurre la vida de una célula: desde el momento en que se forma a partir de la división de una predecesora, hasta que se divide y origina dos células hijas que comenzarán de nuevo el ciclo. En las células eucariotas se estructura en dos etapas: interfase y fase M.
Interfase
Es el periodo del ciclo celular comprendido entre dos divisiones celulares. Se trata de la etapa más larga del ciclo celular. En ella, la célula expresa sus genes, crece, duplica su ADN y se prepara para la fase M. La interfase se divide en tres fases: G1, S y G2.
Fase G1
Es la primera fase de la interfase. Se inicia tras la fase M y precede a la fase S. Es un periodo de intensa actividad metabólica. La célula expresa sus genes e incrementa su tamaño y su número de orgánulos.
Fase S
La fase S sucede a la fase G1. En ella, la célula replica su ADN, con lo que se originan dos copias idénticas del material genético. Tras la fase S, el núcleo contiene el doble de ADN que al final de la fase G1.
Fase G2
Sucede a la fase S y en ella se sintetizan los productos que necesita la célula para la siguiente etapa: la fase M. En las células animales, el centrosoma se duplica.
Fase M (División Celular)
Es la fase del ciclo celular en la que se produce la división de una célula en dos células hijas. Durante la fase M se suceden la mitosis y la citocinesis. La mitosis es la etapa de la división celular durante la cual se produce el reparto equitativo del material hereditario entre los núcleos hijos. Comprende cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase. La citocinesis es la última etapa de la división celular y consiste en la división del citoplasma. Se superpone con las fases finales de la mitosis.
Fases de la Mitosis
La división celular mediante mitosis es ecuacional porque a partir de una célula madre se obtienen dos células hijas con el mismo número de cromosomas e idéntica información genética que la de la célula madre.
Profase
La cromatina, duplicada en el periodo S, se condensa formando cromosomas con dos cromátidas. En las células animales, los centrosomas, previamente duplicados en el periodo G2, migran a polos opuestos de la célula, y entre ellos se forma el huso mitótico o acromático. En las células vegetales, que carecen de centrosoma, el huso mitótico se organiza a partir de dos regiones citoplasmáticas densas que actúan como centros organizadores de microtúbulos. Los microtúbulos del huso mitótico se unen a los centrómeros de los cromosomas. El nucleolo y la envoltura nuclear desaparecen.
Metafase
Los cromosomas alcanzan su máximo grado de condensación y se disponen en el plano ecuatorial de la célula, formando la placa metafásica o placa ecuatorial. En la placa metafásica, las cromátidas hermanas de cada cromosoma miran hacia polos opuestos del huso.
Anafase
Los microtúbulos del huso se acortan y tiran de las cromátidas hermanas en sentidos opuestos, con lo que el cromosoma se rompe por su centrómero. Cada cromátida es arrastrada lentamente hacia un polo del huso. Las cromátidas separadas se convierten en cromosomas hijos individuales formados por una sola cromátida. El huso mitótico se alarga, lo que aumenta la separación entre los polos de la célula.
Telofase
Los cromosomas hijos separados llegan a los polos. Progresivamente se descondensan, de manera que vuelven al estado de cromatina y reaparecen los nucleolos. Se genera la envoltura nuclear alrededor de cada juego de cromosomas y, de este modo, se forman los núcleos hijos. La mitosis ha llegado a su fin, y los núcleos hijos recuperan su aspecto interfásico.
La Citocinesis
La citocinesis o división del citoplasma ocurre de forma progresiva a medida que avanza la segregación de los cromosomas. Se inicia al final de la anafase o comienzo de la telofase, para concluir al final de esta última. Se produce de forma diferente en células animales y vegetales.
Tipos de Citocinesis
- Bipartición: Es la forma más habitual de la citocinesis en células animales. Consiste en la estrangulación del citoplasma en su parte central, lo que origina dos células hijas aproximadamente del mismo tamaño. La estrangulación se produce por estrechamiento progresivo del citoplasma a partir de un surco de división.
- Gemación: El citoplasma se divide asimétricamente, y uno de los núcleos hijos se introduce en un abultamiento de la superficie celular, denominado yema. Esta se separa de la célula progenitora. Es típica de las levaduras.
- Esporulación: Se producen numerosas mitosis consecutivas. Cada núcleo hijo resultante se rodea de una membrana y de una porción de citoplasma. Así se forman esporas, que se liberan al romperse la célula madre. Es común entre los protozoos.
- En células vegetales (Tabicación): Se produce mediante tabicación, ya que requiere la formación de pared celular entre las dos células hijas. Dicha pared celular se forma por acreción de vesículas del aparato de Golgi, que forman un tabique en la región central del citoplasma. El tabique crece del centro a la periferia hasta dividir la célula en dos células hijas, aproximadamente del mismo tamaño.
Fuentes de Variabilidad Genética en la Meiosis
Recombinación Genética
La recombinación genética es la mezcla de genes entre las cromátidas homólogas, materna y paterna, gracias a los sobrecruzamientos aleatorios que se producen entre ellas durante la profase I.
Reparto Aleatorio en la Anafase
Los cromosomas paternos y maternos se disponen en la placa metafásica, arriba o abajo, de forma aleatoria. Gracias a esto, en cada meiosis se pueden generar 2n gametos diferentes, donde n es el número haploide de cromosomas de la especie.