MITOSIS Y MEIOSIS

LA REPRODUCCION CELULAR

La palabra herencia normalmente se relaciona con el pasado, con lo que recibimos de nuestros progenitores. Todos los seres vivos somos herederos de un bien fundamental, el material genético, que se trasmite de generación en generación por el proceso de división o reproducción celular.

El proceso de reproducción celular más conocido entre los eucariontes, es sin duda, la mitosis. Por este proceso, una célula da lugar a dos células hijas que son virtualmente idénticas entre si es idéntica a su progenitora. Este parecido se debe, en parte, a que cada nueva célula recibe alrededor de la mitad del contenido del citoplasma –incluidas algunas organelas- de la célula materna. Pero, más importante aun es que cada nueva célula hereda una copia exacta de la información genética de la célula progenitora.

A lo largo de su vida, una célula –la meiosis- relativamente menos frecuente pero no menos importante que la mitosis. La meiosis parece haber evolucionado a partir de la mitosis y utiliza, en gran parte. Los mismos mecanismos celulares. Sin embargo, existen varias diferencias entre estos dos procesos o fases.

LA DISTRIBUCION DE LA INFORMACION GENETICA

El proceso de división celular cumple un papel fundamental en el mantenimiento de un ser vivo. Por medio de este proceso, los animales y las plantas crecen a partir de una única célula, los tejidos dañados se reparan y los organismos unicelulares se multiplican.

La materia genética está organizada en cromosomas y su distribución equitativa entre las células hijas es indispensable.

LA DIVISION CELULAR EN LOS PROCARIONTES

La distribución de duplicados exactos de la información hereditaria es relativamente simple en las células procariontes, en las que la mayor parte del material genético constituye una sola molécula circular de DNA. Esta molécula, que constituye el cromosoma bacteriano, necesariamente se duplica antes de la división celular como se ve en la siguiente imagen. El cromosoma procarionte ha sido el protagonista de numerosos estudios clave que sentaron las bases de la genética molecular.

LA DIVISION CELULAR EN LOS EUCARIONTES

En las células eucariontes, la distribución equitativa del material genético es mucho más compleja que en las procariontes. Esto se debe a que una célula eucarionte típica contiene cerca de mil veces más DNA que una célula procarionte y a que su DNA, es lineal, está repartido en varios cromosomas.

La distribución del material genético entre las dos células que resultan de una división comprende una serie de pasos, llamados colectivamente mitosis, proceso en el que un conjunto completo de cromosomas se asigna a cada uno de los dos núcleos hijos. Durante la mitosis, se forma una estructura de microtúbulos –el huso mitótico- a la que se unen, en forma independiente, cada uno de los cromosomas se separan unos de otros en forma organizada. Una célula somática humana tiene 46 cromosomas. Cuando una de estas células se divide por mitosis, cada célula hija recibe una y solo una copia completa de cada uno de los 46 cromosomas. Si esto no ocurriera, algunas células tendrían material en exceso y otras carecerían de la información necesaria para realizar sus funciones y morirían. Las organelas de las células eucariontas también se reparten entre células hijas.

La mitosis habitualmente es seguida de la citocinesis, o división del citoplasma, que separa a la célula progenitora en dos nuevas células. Cada célula hija tendrá en su núcleo una dotación de cromosomas completa, además de alrededor de la mitad del citoplasma de la célula materna con sus organelas y macromoléculas.

LA VIDA DE UNA CELULA: EL CICLO CELULAR

La mayoría de las células eucariontes transitan la rueda interminable de crecimiento y división que es el ciclo celular al pasar por cada una de sus tres fases principales: la interfase, la mitosis y la citocinesis. Una vuelta del ciclo puede completarse en pocas horas o requerir varios días, según el tipo de célula y de factores externos como la temperatura o los nutrientes disponibles.

La división en partes iguales es posible porque previamente se duplica el DNA, se sintetizan histonas y otras proteínas asociadas con el DNA en los cromosomas y se produce una reserva adecuada de organelas para las dos células hijas. Estos procesos preparatorios ocurren durante la interfase que, a su vez, se puede dividir en tres etapas: las fases G1, S y G2.

La fase G1 es un periodo de crecimientos general y duplicación de las organelas citoplasmáticas. En las células que contienen centriolos, estas estructuras comienzan a separarse y a duplicarse. El proceso clave de replicación del DNA ocurre en la fase S (de síntesis), periodo en el cual también son sintetizadas muchas de las histonas y otras proteínas asociadas son el DNA. Durante la fase G2, comienzan a ensamblarse las estructuras directamente asociadas con la mitosis y la citocinesis. Los cromosomas recién duplicados, dispersos en el núcleo en forma de filamentos de cromatina relajada, comienzan a enrollarse lentamente y a condensarse en forma compacta. Esto permite los movimientos complejos y la separación del material genético que ocurrirán en la mitosis. La duplicación del par de centriolos se completa y los dos pares de centriolos maduros, ubicados justo por fuera de la envoltura nuclear, se disponen uno perpendicular al otro.

La duración, así como otras características del ciclo celular, varía entre los diferentes tipos de células. Algunas de estas, como las situadas en tejidos gran velocidad de crecimiento, e incluso ciertos organismos unicelulares, pasan a través de numerosos ciclos celulares durante su vida.

Los glóbulos rojos de la sangre se originan a partir de las células madre o troncales de la medula ósea y tienen una vida muy corta, de no más de 120 días. En cualquier momento dado, en la sangre de un adulto hay aproximadamente 2,5 x 1013 glóbulos rojos. Las células madre contribuyen a mantener ese número de glóbulos rojos al producir, por división celular, alrededor de 2,5 millones de nuevas remplazadas.

Existe un tercer grupo de células que nunca pierde la capacidad para divertirse, pero lo hacen solo en circunstancias especiales. Este es el caso de las células hepática humanas cuando una porción del órgano resulta dañada y detiene su división cuando el órgano recupera forma y volumen original.

Es importante recordar que muchas actividades características de la célula siguen ocurriendo durante todo el ciclo celular, actividades que, como la división misma, consume energía. Así, en todo momento, la célula esta sintetizando algunas macromoléculas y degradando otras; regulando la entrada de algunas sustancias y la salida de otras; controlando su movimiento interno y a la vez, respondiendo a una variedad de estímulos.

Existe una fase particular del ciclo celular en la cual las células pueden permanecer un tiempo variable, que a veces es muy largo. Se trata de la fase G0. En esta fase, la célula se encuentra en un activo metabolismo, pero el ciclo celular está detenido.

LOS CROMOSOMAS SE DUPLICAN DURANTE LA INTERFASE

Las células pasan la mayor parte de subida en interfase, es decir, en la etapa en la que la célula no se divide. Una célula que no es capaz de dividirse, típicamente es muy activa durante la interfase, ya que sintetiza materiales necesarios (proteínas, lípidos, y otras moléculas de importancia biológica) y crece. En el siguiente cuadro se muestra la secuencia de la interfase y la fase M en el ciclo celular eucarionte:

El tiempo que transcurre entre el final de la mitosis y el principio de la fase S es la fase G1 (donde G corresponde a gap, que significa intervalo en ingles, porque se trata de un intervalo durante el cual no ocurre síntesis de DNA). Durante la fase G1, que típicamente es la fase más larga, tiene lugar el crecimiento y el metabolismo normal de la célula. Las células que no se dividen normalmente se detienen en esta fase del ciclo celular y se encuentra en un estado denominado G0. Hacia el final de la fase G1, las enzimas necesarias para la síntesis de DNA se vuelven más activas. La síntesis de estas enzimas, así como las proteínas necesarias para la división celular, permiten que la célula entre en la fase S.

Durante la fase de síntesis, o fase S, el DNA se replica y se sintetizan las histonas para que la célula pueda realizar copias duplicadas de sus cromosomas. Una vez completada la fase S, la célula entra en una segunda fase intervalo, fase G2. En este momento aumenta la síntesis proteínica conforme tienen lugar los pasos finales de preparación de la célula para la división. En muchas células, la fase G2, es corta en proporción a las fases G1 y S.

La mitosis, la división nuclear que produce dos núcleos que contienen cromosomas idénticos al núcleo progenitor, empiezan al final de la fase G2.

La interfase es el intervalo entre divisiones sucesivas o la condición de un núcleo que no se dividirá otra vez. La mitosis es un mecanismo de distribución de los cromosomas que se han replicado antes durante la interfase. Es en extremo exacta y funciona igualmente bien para unos cuantos cromosomas que para cientos, aunque

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