Mitosis y Meiosis.

Mitosis

El mecanismo principal por el cual los organismos generan nuevas células es a través de la división celular. Durante este proceso, una sola célula "padre" se dividirse y producir células hijas "idénticas". De esta manera, la célula madre es capaz de transmitir su material genético a cada una de sus células hijas. En primer lugar, sin embargo, las células deben duplicar su ADN. La mitosis es el proceso por el cual una célula segrega su ADN duplicado, en última instancia, dividiendo su núcleo en dos. Los mecanismos de la división celular varían entre procariotas y eucariotas.

Los procariotas son organismos unicelulares, como las bacterias y arqueas. Tienen una estructura interna sencilla con el ADN de libre flotación. Utilizan la división celular como un método de reproducción asexual, en el que la composición genética de los padres y descendencia resultante son los mismos. Un mecanismo común de reproducción asexual en procariotas es la fisión binaria. Durante este proceso, la célula madre duplica su ADN y aumenta el volumen de sus contenidos celulares. Eventualmente una fisura emerge en el centro de la célula, dando lugar a la formación de dos células hijas idénticas. Las células eucariotas, por otra parte, tienen un compartimiento central organizada, llamado el núcleo, y otras estructuras, tales como mitocondrias y cloroplastos. La mayoría de las células eucariotas se dividen y producen copias idénticas de sí mismos mediante el aumento de su volumen celular y la duplicación de su ADN a través de una serie de fases definidas conocidos como el ciclo celular. Desde su ADN está contenido dentro del núcleo, se someten a la división nuclear también. "La mitosis se define como la división de un núcleo eucariota".  Al igual que en las procariotas, las eucariotas unicelulares, tales como amebas y levadura, utilizan también  la división celular como un método de reproducción asexual. Para las eucariotas multicelulares complejas, como las plantas y los animales, la división celular es necesaria para el crecimiento y la reparación de los tejidos dañados. Las células eucariotas también pueden someterse a una forma especializada de la división celular llamado meiosis, que es necesaria para producir células reproductivas como células de esperma, los óvulos y esporas.

El ciclo celular eucariótico

El ciclo celular eucariota es una serie de eventos bien definidos y cuidadosamente cronometrados que permiten a una célula crecer y dividirse. Según Geoffrey Cooper los ciclos celulares eucariotas tienen más de cuatro fases:

Fase G1 (primera fase de separación): Durante esta fase las células que están destinadas a la mitosis, crecen y llevan a cabo diversas actividades metabólicas.

Fase S (fase de síntesis): Durante esta fase, la célula duplica su ADN. Posteriormente el ADN eucariota es enrollado alrededor de las proteínas histonas esféricas para crear una estructura en forma de barra llamado el cromosoma. Durante la fase S, cada cromosoma genera su copia, o cromátida hermana. Las dos cromátidas hermanas se fusionan en un punto llamado centrómero, y el complejo se asemeja a la forma de la letra "X"

Fase G2 (segunda fase de separación): Durante esta fase la célula continúa creciendo y genera proteínas necesarias para la mitosis.

A las fases G1, S y G2 se les denomina colectivamente como "interfase."

Fase M (mitosis): La mitosis implica la segregación de las cromátidas hermanas. Una estructura de filamentos de proteína que se  le llaman huso mitótico, comienza a contraerse. Esta tira de las cromátidas hermanas aparte, moviéndolos lentamente a los polos opuestos de la célula. Hacia el final de la mitosis cada polo de la célula tiene un conjunto completo de cromosomas.La célula se divide por la mitad, creando dos células hijas idénticas.

Los cromosomas son altamente compactados durante la mitosis, y se puede ver claramente como estructuras densas bajo el microscopio. Las células hijas resultantes pueden volver a entrar en la fase G1 sólo si ellos están destinados a dividir. No todas las células tienen que dividir continuamente. Por ejemplo, las células nerviosas humanas dejan de dividirse en los adultos. Las células de los órganos internos como el hígado y el riñón se dividen sólo cuando sea necesario: para reemplazar las células muertas o dañadas. Tales tipos de células entran en la fase G0 (fase de reposo). Permanecen metabólicamente activo y sólo se mueven en la fase G1 del ciclo celular cuando reciben las señales moleculares necesarias

Fases de la Mitosis

La mitosis se divide en cuatro etapas, las etapas características también se observan en la segunda mitad de la meiosis.

Profase: Los cromosomas duplicados se compactan y se puede visualizar fácilmente como cromátidas hermanas. El huso mitótico, una red de filamentos proteicos, emerge de estructuras llamadas centriolos, colocados en cada extremo de la célula. El huso mitótico es flexible y está hecho de microtúbulos, que a su vez están hechos de la subunidad de proteína, la tubulina.

Metafase: Los membrana nuclear se disuelve y los pestillos huso mitótico en las cromátidas hermanas en el centrómero. El huso mitótico puede ahora mover los cromosomas alrededor en la célula. Al final de la metafase, todos los cromosomas se alinean en el medio de la célula.

Anafase: La tira de cromátidas hermanas separadas comienzan a pasar a los extremos opuestos de la célula.

Telofase: Los cromosomas llegan a cada extremo de la célula. Se forman nucleares de membrana de nuevo y el cuerpo de la célula se divide en dos (citocinesis).

Al final de la mitosis, una célula produce dos células hijas genéticamente idénticas.

Los biólogos informan sobre los efectos a largo plazo del estrés térmico en las células

Choque térmico (o estrés) es un factor bien conocido de estrés celular, aunque sus efectos retardados siguen siendo en gran parte desconocido. Influye principalmente  en las células, en una fase sintética temprano, y no sólo se detiene temporalmente la replicación del ADN, sino que también causa algunas consecuencias más graves. Según uno de los autores, Sergey Razin, jefe del departamento de biología molecular de la Universidad Lomonosov de Moscú, los resultados de la investigación puede conducir a nuevos métodos para curar el cáncer.

Cuando una célula se rompe horquillas

La estrés celular es causada por el calor, el frío, la falta de oxígeno, cambios en el nivel de acidez, inflamación, infección o toxinas, irradiación con rayos X o luz ultravioleta. El biólogo Sergey Razin dice: "Hemos demostrado que el estrés por calor agudo desencadena el desarrollo de la senescencia celular en células normales y cancerosas que se encuentran en una fase S temprana de un ciclo celular. Hemos identificado el mecanismo por el cual el estrés calórico induce la senescencia celular. La razón para el calor senescencia inducida por el estrés es persistente respuesta al daño del ADN relacionado con la formación de difíciles roturas de reparar de doble cadena de ADN”.

Utilizando una amplia gama de métodos, los científicos rusos de MSU y el Instituto de Biología Gene, RAS, mostraron que una célula bajo estrés es capaz de "romper las horquillas." Esto describe las estructuras en el ADN de doble cadena cuando la doble hélice se divide de modo que cada hebra podría servir como una plantilla para la síntesis de una nueva cadena de ADN en la reproducción celular. Esta duplicación de ADN se basa en un principio complementario que indica que cada nucleótido  'letra' de un ADN que se sintetiza se selecciona basándose en el tipo de presente nucleodide en esta posición en la cadena de plantilla.

Los investigadores descubrieron que el estrés por calor suprime la actividad de la topoisomerasa y que relaja el ADN durante la replicación mediante la reducción de una de las dos hebras. Esto nos lleva a las rupturas de una hebra, y cuando un tenedor de replicación llega a ese punto, la otra hebra se rompe también. Cuando ambas hebras están dañados, el ADN es extremadamente difícil de reparar.

Unos resultados más interesantes de este estudio, de acuerdo con Razin, es "una demostración de que las células genéticamente idénticas pueden diferir drásticamente tanto en la resistencia a factores de estrés exógenos y una reacción de tipo a diferentes tipos de estrés." Al igual que el estrés influye en una persona diferente a través de toda la vida, estrés celular depende de la etapa del ciclo celular, otro tema tratado en el estudio.

La infancia, la adolescencia, la juventud, la mitosis

El tiempo de vida de cada célula somática depende de sus peculiaridades-eritrocitos (glóbulos rojos bicóncava) viven unos 120 días, y las células epiteliales que recubren el interior del intestino de una a dos días. Las neuronas y las células del tejido muscular estriado viven en el organismo. Las células que viven con rapidez se dividen constantemente para proporcionar un reemplazo, mientras que las células de larga vida casi nunca lo hacen.

Con toda la diversidad, tienen cuatro fases que es el ciclo celular: G1, S, G2 y mitosis, una fase de división que se traduce en la construcción de dos células hijas idénticas que heredan una cromátida-la mitad de los cromosomas de la madre. Durante el G1, fase de pre-sintético, el crecimiento celular se produce, y la célula se prepara para la duplicación del ADN. Habiendo recibido la mitad de un cromosoma, una célula necesita esto para pasar a la siguiente generación. Esta fase sintética duplica sucede durante la fase S. La exactitud en la copia de la información genética está bajo el control estricto de la proteína p53. 

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