Ciclo Celular

 Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial — el óvulo fecundado — por un proceso de división. El óvulo fecundado se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. Salvo en la primera división del óvulo, todas las células crecen hasta alcanzar un tamaño aproximado al doble del inicial antes de dividirse. La duplicación de todos los constituyentes de la célula, seguida de su división en dos células hijas, suele denominarse ciclo celular.

Los biólogos acostumbran dividir el ciclo celular en mitosis e interfase, la mitosis es el acto de la división celular, mientras que la interfase es el período entre dos mitosis consecutivas. La interfase se subdivide a su vez en tres partes:

G1 (gap = intervalo) etapa que sigue a la mitosis, es un intervalo de intensa actividad metabólica donde el tamaño de la célula se duplica.

S (síntesis), durante la cual se duplica el ADN cromosómico.

G2, un nuevo intervalo que precede a la mitosis. La célula ensambla los elementos necesarios para la separación de los cromosomas durante la mitosis.

Cuando se inicia el proceso de división de la célula, el núcleo cambia de aspecto, desaparece la doble membrana y aparecen en el nucleoplasma estructuras filamentosas llamadas cromosomas. El ser humano posee veintitrés pares de cromosomas homólogos, de los cuales, 22 pares son autosomas (determinan caracteres somáticos) y la última pareja corresponde a los heterocromosomas o cromosomas sexuales: XX en la mujer y XY en el hombre. La constitución química de los cromosomas es altamente importante, de ella depende la transmisión de los caracteres a la descendencia. Están constituidos fundamentalmente por una doble hélice de ácido nucleico asociada a proteínas que se condensan en determinados puntos produciendo la duplicación cuando la célula se divide. 

Las células pueden dividirse por dos procedimientos: por bipartición (amitosis) o por mitosis. En ambos casos el resultado es idéntico: formación de dos células con el mismo número de cromosomas que la célula progenitora, con lo que se mantiene constante el número de cromosomas de la especie. Cada célula tiene un número 2n de cromosomas (dotación diploide), salvo las células reproductoras (óvulos y espermatozoides) que, tras experimentar el proceso de la reducción cromosómica (meiosis), tiene una dotación haploide, es decir, n cromosomas.

Mitosis

En este proceso, llamado mitosis, de una célula (a la que llamaremos madre) se obtienen dos células (a las que denominaremos hijas) con la misma cantidad de material genético. El material genético (ADN) está disperso y no se ve, en ese estado se lo denomina cromatina. Cuando la célula va a duplicarse, es necesario “ordenar” el ADN, por lo que al comenzar la mitosis la cromatina se arrolla lentamente y se condensa en una forma compacta. El ADN “ordenado” lleva el nombre de cromosoma.

Fases de la mitosis:

La mitosis moviliza los cromosomas replicados de modo que cada célula nueva reciba una réplica de cada cromosoma. Por convención, al proceso de mitosis se lo divide en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase. Todo el proceso dura generalmente 10’.

Profase: durante la interfase poco se puede ver al núcleo, pero al comienzo de la profase la cromatina se condensa y empiezan a verse los cromosomas. Cada cromosoma consiste en dos cromátidas duplicadas íntimamente unidas en toda su longitud y conectadas por un centrómero. En las células animales se ven dos pares de centríolos al lado del núcleo. Los centríolos se separan formándose, entre ellos, a medida que se separan, el huso mitótico consistente en microtúbulos y otras proteínas. Para este momento los nucleolos han desaparecido, la envoltura nuclear se desintegran a medida que se van condensando los cromosomas. Al final de esta etapa los cromosomas están condensados y no están separados del citoplasma, los centríolos se encuentran en extremos opuestos de la célula y el huso está bien formado.

Metafase: los pares de cromosomas hacen un movimiento de vaivén dentro del huso, al parecer traccionados por los microtúbulos del huso, colocándolos en el ecuador de la célula (el medio).

Anafase: ya ubicados en el medio, la fuerza sobre los centrómeros hacen que estos se separen simultáneamente en todos los pares de cromosomas, de esa forma las cromátidas (ahora como un cromosoma) son arrastradas hacia cada polo de la célula. Esta es la fase más rápida de la mitosis.

Telofase: los cromosomas han llegado a los polos opuestos y el huso se dispersa. Vuelven a formarse las envolturas nucleares (son dos, una en cada polo) tornándose difusos en su interior (vuelve a aparecer la cromatina). Reaparecen los nucleolos y comienzan a organizarse los centríolos al costado del núcleo.

La genética nos sugiere que debe concluir cada paso antes de que comience el siguiente. Si la fase S se bloquea con la mutación de un gen necesario para la replicación del ADN, el ciclo se detiene en ese punto y las células no entrarán en mitosis. De igual modo, si los cromosomas no están alineados sobre el ecuador de la célula, la anafase no puede proseguir.

Citocinesis: Es la división del citoplasma que acompaña a la mitosis, que es la división del núcleo, pero no siempre. El proceso visible suele comenzar en la telofase y dividir a la célula en dos partes casi iguales. La citocinesis difiere en algunos aspectos entre células vegetales y animales. Se produce por el estrangulamiento de la membrana plasmática a lo largo de una circunferencia donde se ubicaba el huso mitótico. Los centrosomas organizan un anillo contráctil (con filamentos de actina y miosina) entre los polos del huso mitótico. Este anillo, que se une a la membrana plasmática que ciñe a la célula que se contrae gradualmente y estruja la célula hasta partirla en dos. El mecanismo responsable de la generación de la fuerza contráctil es semejante al de la contracción muscular que involucra la interacción de los filamentos de actina y miosina.

Meiosis

La meiosis es una división celular especial que ocurre en las gametas (células reproductoras: espermatozoides y óvulos). Es un procedimiento por el cual la cantidad de material genético se reduce a la mitad. En el caso del ser humano, que tiene 46 cromosomas, cada gameta termina con 23.

Toda célula que contiene la cantidad total de cromosomas se la denomina diploide, mientras que la célula que ha reducido su cantidad de cromosomas a la mitad se la denomina haploide. La cantidad de cromosomas es representada por la letra n, así que las diploides tienen 2n cromosomas y las haploides n. La información genética contenida en el núcleo de la célula se presenta copiada de a dos. Los cromosomas, a los que se denomina homólogos, tienen codificada la misma información. Estos cromosomas se parecen en cuanto a tamaño y forma.

Sólo ciertas células diploides experimentan meiosis, las que se dividen en cuatro células haploides. Estas células poseen nuevas combinaciones de cromosomas.

Fases de la Meiosis

La meiosis consiste en dos divisiones nucleares sucesivas que, por convención, se las denomina meiosis I y meiosis II. En la meiosis I se separan los homólogos y el la meiosis II se separan las cromátidas. Los nombres de las fases son iguales que el la mitosis. Empieza con la G1 , S y G2 las etapas de la interfase de modo que en la profase I la cromatina (duplicada la información genética) se condensa para formas cromosomas que presentan dos cromátides cada uno, se forma el huso, desaparece el nucleolo y la envoltura nuclear. Pero en esta primera fase ocurre un acontecimiento muy importante denominado entrecruzamiento (crossig over), donde los cromosomas homólogos se reúnen, ponen en contacto sus cromátides e intercambian información mediante el intercambio de segmentos de las mismas. En la metafase I los pares homólogos se alinean a lo largo del eje ecuatorial de la célula traccionados por los túbulos del huso. En la anafase I los homólogos se separan, cada cromosoma completo se va hacia un polo celular distinto. En la telofase I, los homólogos se han desplazado a los polos y ahora la célula contiene la mitad de la información (por duplicado).

La meiosis II se parece a la mitosis en su forma, aunque no hay replicación del material cromosómico. En la profase II las envolturas nucleares (si las había) vuelven a desaparecer y aparece el huso nuevamente. En la metafase II cada cromosoma se alinea en el plano ecuatorial, mientras que en la anafase II las cromátides que los componen se separan. En la telofase II los husos desaparecen y se forma la envoltura nuclear en torno a cada uno de los cuatro juegos haploides de cromosomas. La citocinesis se produce de igual manera que en la mitosis.