Biología de la Reproducción Celular

Factores que Incrementan el Ritmo de Reproducción Celular

• Aumento excesivo del tamaño del citoplasma: Cuando el citoplasma celular aumenta mucho de tamaño, la información genética no puede dirigir todas sus funciones, lo que produce un aumento de la velocidad de la división.
• Aumento del tamaño total de la célula: Si la relación entre superficie y volumen celular es demasiado pequeña, significa que la superficie de la membrana plasmática es insuficiente para nutrir a toda la célula.
• Dependencia del anclaje: Si hay contacto con una superficie.
• Disponibilidad del espacio.
• Presencia de factores de crecimiento o agentes mitógenos.

El Ciclo Celular

El ciclo celular o vital de la célula es el periodo de tiempo que va desde que se forma hasta que se divide y genera nuevas células.

Interfase

• Fase G1: Comprende desde que nace la célula hasta que entra en la fase S. Se sintetiza ARNm y proteínas. La célula presenta un solo diplosoma (dos centriolos). La duración varía según el tipo de célula. Al final de G1 se distingue una fase de no retorno de la célula, a partir del cual es completamente imposible impedir que se produzca la fase S, G2 y M, denominado punto R. Algunas células antes de llegar al punto R, se quedan en un punto G0 debido a la especialización celular; pueden permanecer días, meses, años o toda la vida en G0, como las neuronas.
• Fase S: Se produce la duplicación del ADN, imprescindible para después entrar en mitosis. Durante la mitosis, el ADN forma dos cromátidas que quedan unidas por el centrómero y forman los cromosomas. Los centriolos de la célula forman procentriolos homólogos.
• Fase G2: Se inicia al acabar la síntesis del ADN y finaliza con la formación de los cromosomas. La célula contiene el doble de ADN que en la fase G1. Al final ya se han formado los cromosomas.

Mitosis: División Celular Somática

La mitosis es el tipo de división celular de las células somáticas: a partir de una célula madre diploide se originan dos células con la misma cantidad de cromosomas y material genético.

• Profase: Cuando la cromatina se condensa, los cromosomas se estructuran y la membrana nuclear desaparece en el citosol. El nucléolo ya no existe y los centrosomas y centriolos se dirigen hacia los polos. Los centrosomas actúan como organizadores de microtúbulos, formando el huso acromático (conjunto de microtúbulos). Se anclan los cromosomas a los microtúbulos del huso acromático.
• Metafase: Al comenzar la metafase, los cromosomas se han formado y se van a la periferia del huso acromático; cada cromosoma independiente se alinea en el centro y forman la placa ecuatorial.
• Anafase: En ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original. A continuación, los microtúbulos no asociados a cinetocoros se alargan, empujando a los centrosomas (y al conjunto de cromosomas que tienen asociados) hacia los extremos opuestos de la célula. Entonces las cromátidas se separan.
• Telofase: La membrana nuclear se va formando alrededor de las dos cromátidas separadas; ambas están formando ahora un nuevo núcleo. Mientras este proceso se realiza, simultáneamente ocurre la citocinesis. Al final del proceso, cada célula hija tiene una copia completa del genoma de la célula original.

Nota: Las células de vegetales superiores y de algunos protozoos no presentan centrosomas y, por tanto, no pueden formar el huso acromático. En estas células hay unas fibras en los polos que permiten la mitosis anastral (mitosis sin centrómeros).

Tipos Especiales de Mitosis: Pleuromitosis, Endomitosis y Amitosis

• Pleuromitosis: Mitosis intranuclear.
• Endomitosis: Duplicación del ADN nuclear sin reparto posterior del material cromosómico entre los dos núcleos hijos. Todo el ADN queda en un mismo núcleo.
• Amitosis: División del núcleo por estrangulación en la que no ha habido separación previa de los cromosomas.

Reproducción Asexual y Sexual

• Reproducción Asexual: Los descendientes son genéticamente iguales al progenitor. Se da en organismos unicelulares, en animales (por gemación y fragmentación) y en los hongos por esporas.
• Reproducción Sexual: Los descendientes son genéticamente diferentes a los progenitores; se da mediante la unión de gametos y en los hongos mediante meiosporas.

Meiosis: Reducción y Recombinación Genética

Mecanismo de división celular que permite la obtención de cuatro células hijas haploides (n) a partir de una célula madre diploide (2n), con diferentes combinaciones de genes.

Los objetivos de la meiosis son, por un lado, reducir a la mitad el número de cromosomas y, por otro lado, producir la recombinación genética que se origina como consecuencia del sobrecruzamiento y tiene como resultado la variabilidad de las especies. Se distinguen las siguientes fases:

Interfase Premeiótica

Después de la mitosis, las células que van a entrar en meiosis entran en interfase durante la cual se sintetiza ADN.

Meiosis I

• Profase I: Se produce el sobrecruzamiento y la preparación de los cromosomas para reducir a la mitad su número. Al final de esta fase, habrán desaparecido el núcleo y el nucléolo; cada centriolo habrá generado un procentriolo homólogo y cada grupo de centriolos y procentriolos habrán emigrado hacia los polos de la célula unidos por los filamentos del huso acromático. Se distinguen cinco periodos:
  • Leptoteno: Cromosomas muy filamentosos y enmarañados, cuyas cromátidas se muestran en toda su longitud.
  • Cigoteno: Los cromosomas homólogos empiezan a aparearse.
  • Paquiteno: Los cromosomas homólogos se emparejan tanto que se observan bivalentes.
  • Diploteno: Se produce el sobrecruzamiento y se observan los quiasmas.
  • Diacinesis: Los quiasmas han desaparecido y se ha producido el sobrecruzamiento. Ha desaparecido la membrana nuclear y el nucléolo, y los cromosomas están mezclados.
• Metafase I: Cada grupo de centriolo y procentriolo ha llegado a un polo de la célula, unidos por los filamentos del huso acromático. Los cromosomas se sitúan en la zona ecuatorial de la célula, de manera que en cada filamento se colocan dos cromosomas, constituyendo así la placa ecuatorial.
• Anafase I: La mitad de los cromosomas van hacia un polo de la célula y la otra mitad hacia el otro. El huso acromático va desapareciendo.
• Telofase I: Cada grupo de cromosomas ha llegado a un polo de la célula; se produce una desespiralización de los cromosomas, aparecen nuevos núcleos, la célula se estrangula y da lugar a dos células hijas con n cromosomas cada una.

Interfase Intermeiótica

Las dos células haploides se preparan para entrar en Meiosis II.

Meiosis II

• Profase II: Los cromosomas se espiralizan, desaparecen las membranas nucleares y los nucléolos; cada centriolo genera un procentriolo homólogo, que empieza a emigrar hacia los polos de la célula unidos a los filamentos del huso acromático.
• Metafase II: Los cromosomas se sitúan en la zona ecuatorial de la célula, constituyendo la placa ecuatorial. Se sitúa un cromosoma en cada filamento.
• Anafase II: Cada cromosoma se divide en sus dos cromátidas y son estas quienes emigran hacia los polos de la célula unidas a los filamentos del huso acromático. Desaparecen los filamentos.
• Telofase II: Cada grupo de cromátidas ha llegado a la célula. Las cromátidas se desespiralizan y aparecen nuevas membranas nucleares con nuevos nucléolos. Las membranas se estrangulan, dando lugar a cuatro células con n cromosomas cada una.

Interfase Postmeiótica

Cada cromátida regenera su homóloga y se restaura la dotación cromosómica de la célula, dando lugar a cuatro células hijas con n cromosomas cada una.