Orgánulos con doble membrana (núcleo, mitocondrias y cloroplastos)

Mitocondrias

Descripción: Cilindros alargados presentes en células muy activas. Cada membrana define dos espacios: el intermembranoso y el espacio de la matriz.

• Membrana externa: contiene grandes proteínas que forman canales y es permeable a muchas moléculas. Otras proteínas intervendrán en el metabolismo de los lípidos.
• Membrana interna: impermeable a los iones y a las moléculas grandes; está replegada en crestas. Contiene proteínas que catalizan reacciones de oxidación, proteínas de transporte que regulan el paso de metabolitos y la ATP sintasa, que cataliza la producción de ATP.

Función: respiración celular; generación de la mayor parte del ATP. También participan en la síntesis de proteínas mitocondriales.

Cloroplastos

Descripción: Plastos que contienen clorofila y realizan la fotosíntesis. Pueden ser alargados o esféricos. Presentan dos cámaras principales:

• Estroma: espacio interno fluido que rodea los tilacoides (sacos internos apilados).
• Espacio intermembranoso: entre ambas membranas.

Función: fotosíntesis: fase luminosa (tilacoides) y fase oscura (estroma).

Núcleo

Componentes: envoltura nuclear, nucleoplasma, nucleolo y cromatina.

• Nucleoplasma: medio interno del núcleo donde tienen lugar la replicación (duplicación) y la transcripción del ADN.
• Nucleolo: orgánulo no membranoso. Tiene dos zonas: la zona fibrilar (zona interna; el ADN organizador, ARN y proteínas) y la zona granular (rodea a la fibrilar y contiene ARN y proteínas).
• Cromatina: fibras en el nucleoplasma formadas por la doble hélice de ADN unida a proteínas (histonas).

Tipos de cromatina:

• Eucromatina: cromatina poco condensada; el ADN se transcribe.
• Heterocromatina: cromatina muy condensada; el ADN no se transcribe.

Núcleo en división: el nucleolo desaparece; la envoltura nuclear se desintegra; el contenido nuclear se libera al citoplasma; y la cromatina se condensa y forma cromosomas.

Cromosomas

Tras la fase S comienza la condensación del material genético hasta formar los cromosomas, visibles en metafase. Los cromosomas aseguran el reparto equitativo del material genético entre las células hijas.

• Diploide: célula con dos juegos de cromosomas (2n).
• Haploide: célula con un solo juego de cromosomas (n).

Ciclo celular

El ciclo celular se divide en fases:

• Fase G0: células en reposo (una cromátida).
• Fase G1: periodo de crecimiento celular; aumento de tamaño. Síntesis de ARN y traducción. (una cromátida).
• Fase S: se sintetizan histonas y se duplica el ADN (cada cromosoma pasa a tener dos cromátidas).
• Fase G2: síntesis de proteínas para la división celular (por ejemplo tubulina para la formación del huso acromático). (dos cromátidas por cromosoma).

Durante la fase M (de división) tienen lugar la cariocinesis (división del núcleo) y la citocinesis (división del citoplasma). En esta fase los cromosomas se condensan y se separa el citoplasma en dos células hijas.

Mitosis

Definición: reparte el material hereditario de manera equitativa entre las dos células hijas que se van a formar; forma clones celulares y permite el desarrollo y crecimiento de los tejidos.

Fases (4):

• Profase: la cromatina se condensa y los cromosomas se hacen visibles. Desaparecen la membrana nuclear y el nucleolo. El centrosoma se divide en dos y cada centrosoma se desplaza hacia un polo de la célula, organizando entre ambos el huso mitótico, formado por microtúbulos que se polimerizan y despolimerizan por sus extremos. Se forman los cinetocoros a ambos lados del centrómero.
• Metafase: se diferencian los tres tipos de microtúbulos. Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial de la célula, donde se forma la placa metafásica. En ella, cada cromátida queda orientada hacia un polo.
• Anafase: el centrómero se divide y las dos cromátidas hermanas se separan hacia los polos opuestos, arrastradas por microtúbulos cinetocóricos que se acortan; los microtúbulos polares se alargan empujando y separando más los polos. La anafase termina cuando cada cromosoma, formado por una sola cromátida, llega al polo.
• Telofase: desaparece el huso mitótico; los microtúbulos se reorganizan; se reconstruye la membrana nuclear; los cromosomas se descondensan y se forma el nucleolo.

Citocinesis

• Citocinesis en animales: se produce un estrangulamiento que divide la célula madre en dos. En la placa ecuatorial aparece un anillo contráctil de actina y miosina que se cierra hasta formar un surco de segmentación, que se estrecha hasta la separación total de las células hijas.
• Citocinesis en vegetales: en la placa ecuatorial se forma un tabique de separación llamado fragmoplasto. Se forman las membranas plasmáticas de las dos células hijas y la lámina media de la pared. Los espacios que comunican los citoplasmas son los plasmodesmos.

Meiosis

Definición: proceso de división en el que se reduce a la mitad el número de cromosomas. Se producen cuatro células hijas haploides a partir de una célula madre diploide.

Cromosomas homólogos: pares de cromosomas formados por dos cromátidas hermanas genéticamente iguales (cada cromosoma está formado por cromátidas hermanas tras la duplicación).

Fases principales:

• Profase I: los cromosomas se condensan y se hacen visibles; cada uno está formado por dos cromátidas. Los cromosomas homólogos se reconocen y se emparejan formando tétradas (pares cromosómicos). Se produce intercambio de fragmentos entre cromosomas homólogos (entrecruzamiento cromosómico). Comienza la separación parcial de los homólogos; se rompe la envoltura nuclear.
• Metafase I: los pares de cromosomas homólogos se sitúan en el plano ecuatorial (cada cromosoma con sus dos cromátidas).
• Anafase I: se separan los pares de cromosomas homólogos hacia los polos opuestos; cada uno sigue formado por dos cromátidas hermanas.
• Telofase I: descondensación de los cromosomas, desaparición del huso acromático y reconstrucción de las envolturas nucleares. Tiene lugar la citocinesis, dando lugar a dos núcleos hijos (cada cromosoma con dos cromátidas).
• Profase II: desaparición de la envoltura nuclear y formación del huso acromático en cada célula hija.
• Metafase II: los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial en cada célula.
• Anafase II: las cromátidas hermanas se separan y se dirigen a polos opuestos.
• Telofase II: se reconstruyen los núcleos. Tras la citocinesis final, se obtienen cuatro células hijas haploides.

Ciclos biológicos

Haplonte: el organismo adulto es haploide y forma gametos haploides. La fase diploide (2n) se reduce al cigoto y, de forma inmediata tras la fecundación, se produce la meiosis zigótica, formándose cuatro individuos haploides (ej.: algunas algas, protozoos y hongos).

Diplonte: el individuo adulto es diploide y la fase haploide queda reducida a la formación de los gametos por meiosis gamética (ej.: animales, seres humanos).

Haplodiplonte: combina ambos procesos; la fecundación y la meiosis están separadas en el ciclo. Existen fases multicelulares haploides y diploides. Al unirse los gametos haploides se origina el esporofito diploide, cerrándose el ciclo mediante la meiosis esporífica (ej.: helechos y plantas superiores).