PRÁCTICA No. 8: “MITOSIS Y MEIOSIS”

PRÁCTICA No. 8:

“MITOSIS Y MEIOSIS”

Unidad Temática: VII. Continuidad de la vida.

OBJETIVOS

• Estudiar la mitosis en la raíz de la cebolla.
• Diferenciar las fases de la Mitosis.
• Estudiar la Meiosis en testículos de chapulín.
• Reconocer las diferentes fases de la Meiosis.
• Comparar los cambios cromosómicos entre la Meiosis I y la Meiosis II.

FUNDAMENTOS

        El ciclo celular consiste en tres fases: interfase, mitosis, y citocinesis. Antes de que una célula eucariótica pueda comenzar la mitosis y dividirse efectivamente, debe duplicar su ADN, sintetizar histonas y otras proteínas asociadas con el ADN de los cromosomas, producir una reserva adecuada de organelos para las dos células hijas y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis.

En el pasado, los biólogos describieron la vida de la célula como una división celular tras otra, interrumpidas sólo por un periodo de crecimiento intermedio llamado interfase. Durante el ciclo celular normal, la interfase puede prolongarse mucho, mientras que el proceso de división celular (mitosis y citocinesis o fase M) ocurre rápidamente.

La interfase se divide en sí en otras tres fases: G1, S y G2. La G en los nombres de estas fases representa la palabra “gap” (en inglés) o intervalo, pero G1 y G2 de ninguna manera son fases en las que nada sucede. En realidad, son periodos de gran crecimiento.

La fase G1 es un periodo de actividad en que la célula crece casi al máximo. Durante esta fase, las células aumentan de tamaño y sintetizan nuevas proteínas y organelos.

La fase G1 va seguida de la fase S, en que los cromosomas se duplican y ocurre la síntesis de moléculas de ADN. También en la fase S se sintetizan importantes proteínas que tienen relación con los cromosomas. Casi siempre concluye el ciclo celular una vez que la célula entra en la fase S y comienza a reproducir sus cromosomas.

Cuando termina la replicación del ADN, la célula inicia la fase G2, que suele ser la más corta de las tres fases de la interfase. Durante la fase G2 se producen muchos de los organelos y las moléculas necesarias para la división celular. Cuando concluyen los sucesos de la fase G2, la célula esta lista para entrar en la fase M e iniciar el proceso de división celular.

La fase M o Mitosis, es el proceso de división nuclear, el cual es dividido convencionalmente en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase. Durante este proceso se efectúa la distribución de los cromosomas replicados en la interfase, fase en la cual los cromosomas aparecen como filamentos enrollados, denominados cromatina.

La profase se caracteriza por la condensación de los cromosomas, los cuales se acortan y engrosan hasta hacerse visibles individualmente. Aquí se puede apreciar que cada cromosoma consta de dos cromátides hermanas unidas por un centrómero. Una vez condensados los cromosomas, el nucleolo empieza a desaparecer.

Al iniciar la profase se encuentran presentes dos pares de centriolos (a excepción de las plantas superiores) a un lado del núcleo. Durante esta fase los pares de éstos se separan por la formación entre ellos de fibras del huso. En algunas células se forman pequeños filamentos, llamados áster, que salen de cada par de centriolos como si fueran rayos. Al finalizar la profase, los centriolos se encuentran dispuestos en los polos opuestos de la célula y la envoltura nuclear ha desaparecido totalmente.

Al inicio de la metafase, los cromosomas efectúan movimientos de vaivén dentro del huso, como si fueran atraídos primero hacia un polo y luego hacia el otro, hasta alinearse finalmente con su centrómero en el plano ecuatorial del huso. Cada cromosoma se alinea en el ecuador orientándose de tal forma que los centrómeros de cada par de cromátides hermanas se colocan dirigidas hacia los polos de la célula.

En la anafase, las cromátides hermanas de cada cromosoma replicado son atraídas a los polos opuestos de la célula y cada cromátide se convierte en un cromosoma completo que actúa independientemente. Cada cromosoma es atraído por las fibras del huso adheridas al centrómero, estas fibras se acortan cuando se aproximan a los polos.

Cuando se inicia la telofase, los cromosomas han llegado a los polos opuestos, el huso desaparece paulatinamente, las dos series de cromosomas se ven rodeadas de la envoltura nuclear, se forman los nucleolos y los cromosomas se desdoblan gradualmente adquiriendo el aspecto que tenían en la interfase.

La citocinesis consiste en la formación de una barrera entre las dos nuevas células hijas, permitiendo la distribución más o menos homogénea del citoplasma y la separación de los núcleos hijos.

En las células animales y algunos protistas, la citocinesis comienza con la invaginación de la membrana sobre la línea media donde se formó el huso, pero de manera perpendicular a éste, los cambios dan inicio durante la telofase y el proceso recibe el nombre de formación del surco o segmentación. La constricción en la línea media es generada por la contracción de filamentos de actina y miosina que se ensamblan en un anillo contráctil actuando como cordón que cierra la célula.

La Meiosis, por su parte, es una división celular especial que se produce en las células que originarán los gametos y constituye el eje del proceso de diferenciación celular que culmina en las células que podrán formar un nuevo individuo de la especie. Durante esta doble división, con una sola duplicación del material genético, se produce la reducción del número cromosómico (de diploide a haploide) y el reordenamiento del material genético procedente de cada uno de los progenitores.

La meiosis consta de dos divisiones sucesivas, conocidas como Meiosis I y Meiosis II, y cada una con diferentes fases. En la primera fase de la Meiosis I, conocida como Profase I, se aparean los cromosomas homólogos, los cuales son los miembros de cada par de cromosomas, en los que uno de ellos proviene del padre y lleva su versión de los genes, y el otro miembro del par proviene y es portador de los genes de origen materno.

Es durante esta fase (Profase I) que se produce la Recombinación Génica. Al aparearse los cromosomas homólogos, mediados por una estructura denominada Complejo Sinaptonémico, se ponen en contacto el ADN de las moléculas de ambos cromosomas, en zonas o genes que transportan información similar (alelos). Durante esa etapa se produce un elevado número de fracturas en las moléculas del ADN, que posibilitan que, al repararse en forma controlada, se produzcan uniones entre las moléculas en forma cruzada (Recombinación), generándose moléculas que tienen entremezclados fragmentos del ADN de origen materno y paterno.

En este proceso de recombinación participan unas estructuras llamadas Nódulos de Recombinación, en los que se encuentran las proteínas responsables del proceso. Al separarse los cromosomas homólogos durante la Anafase I, contendrán un número dado de Recombinaciones, al menos 1 por cromosoma y en cromosomas largos pueden llegar a 5 ó 6. De esta manera, los cromosomas que entran en la segunda división meiótica, ya tienen una mezcla al azar del material genético materno y paterno. En la Meiosis II se separan las dos cromátidas (elementos duplicados) que constituyen cada cromosoma. Como consecuencia de esta doble división se producen 4 células haploides, ya que contienen la mitad del número cromosómico característico de la especie.

Descripción de las fases de la Meiosis

Meiosis I:

Profase I. Se subdivide en cinco estadios.

• Leptoteno. Los cromosomas se condensan, aparecen sencillos.
• Cigoteno. Se une el par de cromosomas homólogos, iniciando la sinapsis.
• Paquiteno. Se completa la sinapsis y aparecen los nódulos de recombinación.
• Diploteno. Los homólogos se separan, pero las cromátidas siguen unidas por los quiasmas.
• Diacinesis. Las cromátidas continúan acortándose y se desprenden de membrana nuclear.

Metafase I. Desaparece la membrana nuclear y aparece el huso acromático, los centrómeros de cada par de cromosomas homólogos se adhieren al huso, uno por encima y otro por debajo del ecuador de la célula.

Anafase I. El centrómero de cada bivalente migra hacia su polo respectivo.

Telofase I: Produce dos células, cada una de las cuales posee un solo miembro de cada pareja de cromosomas homólogos (n).

Meiosis II:

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