Reproducción celular

Introducción

La célula es la unidad reproductiva de los seres vivos

Una célula no puede formarse de elementos menores que una célula

En los organismos pluricelulares las estructuras están formadas por células que proceden de la división de otras preexistentes. Han de reemplazarse células muertas o han de formarse para crecer.

En organismos pluricelulares con reproducción sexual el nuevo individuo viene de una célula única.

La célula debe repartir los orgánulos a la hora de dividirse

No puede quedar sin orgánulos que no puedan formarse de nuevo (mitocondrias, plastos, peroxisomas, retículo...)

Es esencial que se reparta el material genético ; los cromosomas

Para ello ha de estar previamente duplicado

Ha de haber mecanismos que permitan el reparto de las réplicas genéticas de modo que cada célula reciba una dotación genética completa.

La duración de la división celular es variable.

- En células de embriones tempranos en los que no ha de formarse nuevo citoplasma pueden dividirse cada 10 a 60 minutos.
- Una bacteria en condiciones óptimas puede dividirse cada 15 ó 30 minutos
- Una célula eucariota normal puede hacerlo una vez al día durando la mitosis una hora
- Hay células mucho más lentas.
- Hay células diferenciadas que han perdido la capacidad de división

Fases del ciclo celular

Las células normales son activas en Interfase.
En esta etapa del ciclo celular:

- Los cromosomas se encuentran en el núcleo o zona nuclear
- Producen ARNm
- Durante la interfase se produce también la replicación del ADN que da lugar a dos copias de cada cromosoma

En la interfase pueden distinguirse tres etapas o fases

Fase G1 (gap , lapso)

La célula tienen una copia de cada cromosoma.
Examina su estado y entorno para ver si es adecuado para la reproducción. Si es adecuado pasa a la fase S

Fase S (síntesis)

Se replican los cromosomas.
El ADN se duplica quedando cada cromosoma con dos copias iguales unidas por el centrómero

Fase G2

La célula tiene dos copias de cada cromosoma
Es una fase de espera y veroficación de que la replicación ha funcionado y la célula se encuentra en condiciones adecuadas para la división

La célula puede permanecer en fase G1 o fase G2 un tiempo más o menos largo
Generalmente el periodo G1 es más extenso

En la fase S se realiza la replicación completa de los cromosomas y la célula no puede detenerse en esta etapa

En las células eucariotas el origen de replicación es múltiple, en procariotas es único

Tras la fase G2 se puede producir la mitosis, pero nunca en las fases G1 o S

En células en rápida división la fase G2 puede ser prácticamente inexistente

En las células se desarrollan mecanismos que desencadenan el proceso de división que una vez iniciado ha de completarse aunque hay puntos intermedios de control del proceso.

Algunos desencadenantes del proceso de división

Volumen del citoplasma

Relación entre volumen de citoplasma y núcleo

Factores ambientales

Hormonas

Contacto o ausencia de contacto con otras células

Tipos de división por el tamaño y número de las células hijas

Bipartición :
Las células hijas son aproximadamente

Pluripartición :
Se generan varias células aproximadamente iguales

Gemación :
Se producen dos céluas de tamaños muy diferentes

Esporulación :

Tipos de división según el tipo celular y genoma resultante

Mitosis

División normal de las célula eucariotas: Conserva el número de cromosomas

Meiosis

División reduccional de las células eucariotas: disminuye a la mitad el número de cromosomas

División bacteriana

División de céluas procariotas. Cada célula hereda un cromosoma

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Mitosis

Es la división normal de las células eucariotas.

Consta de dos procesos:

Mitosis o cariocinesis
División del núcleo

Citocinesis
División del citoplasma

Si hay mitosis sin cariocinesis da lugar a células plurinucleadas plasmodiales
por ejemplo muchas células de hongos y protistas

Si hay citocinesis sin mitosis se generan fragmentos celulares
por ejemplo las plaquetas sanguíneas de vertebrados

Mitosis - Cariocinesis

Lo esencial de la mitosis es el reparto equitativo del material genético.
Este material genético ha sido duplicado por replicación en la fase S de la interfase

Suele definirse como la fase celular en la que los cromosomas están condensados. Pueden observarse al microscipio óptico

Puede producirse tanto células haploides como diploides
Es un tipo de reproducción asexual pues las células hijas son genéticamente idénticas

Se parte siempre de cromosomas con dos cromátidas, las producidas en la fase S de la interfase
En interfase se han formados dos centrosomas, cada unos con dos centriolos (excepto en plantas superiores)

Es un proceso contínuo en el que se pueden diferenciar cuatro fases:

Profase : Reorganización celular

Centrosomas migran a polos opuestos del núcleo celular

Nucleolo : Se disipa

Cromosomas se condensan. Se hacen visibles las cromátidas. Dos cromátidas por cromosoma.

Microtúbulos comienzan a formar el huso mitótico

Prometafase

Desaparición de la membrana nuclear formando vesículas que van al REP

Disolución del nucleoplasma en el citoplasma.

Los microtúbulos invaden la antigua región nuclear y se unen a los centrómeros de los cromosomas (cinetocoro)

Los cromosomas se mueven por acción de los microtúbulos.

Metafase : Cromosomas al ecuador celular

Desarrollo total del huso mitótico : Microtúbulos polares y astrales

Microtúbulos cinetocóridos. Unos 15 a 40 mt por cromosoma
Sitúan a los cromosomas en el ecuador celular: Placa ecuatorial

Pequeño lapso de tiempo para comprobar la alineación de los cromosomas

Anafase : Separación de los cromosomas y migración a los polos.

Separación de las cromátidas de los cromosomas que se encontraban unidas por el centrómero

Las cromátidas migran a los polos arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos que se reducen.
Todos a la misma velocida. aproximadamente 1 micrometro por minuto

Los microtúbulos polares crecen alejando los centrómeros

Telofase :

Microtúbulos siguen separando centrómeros y llevan los cromosomas al polo

Se reorganiza una nueva membrana nuclear a partir del retículo

Reaparición de los nucléolos

Descondensación de las cromátidas.

Desintegración de microtóbulos del huso.

Esquema de la mitosis

Fases de la mitosis en esquema y observada al microscopio óptico

Citocinesis

Independiente de mitosis.
Sincronizada con ella, generalmente se produce nada más acabar la mitosis

En células animales se forma anillo contráctil de actina que se va estrechando y desintegrando los microtúbulos

En células de plantas se forma un tabique de separación por secreción de vesículas procedentes del aparato de Golgi.
Pueden quedar comunicaciones : Plasmodesmos

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División bacteriana

Los procariotas sólo presentan un cromosoma circular sin histonas (las arquéas si tienen proteínas semejantes a histonas) y mucha menor cantidad de ADN que los eucariotas
El proceso de reparto del material genético es mucho más sencillo

Replicación del cromosoma bacteriano.
Origen de replicfación es único

Cromosoma bacteriano replicado se encuentra unido a la membrana

Crecimiento de la membrana separa los cromosomas

Se estrangula la membrana y se crea una nueva pared.

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Meiosis

Proceso por el que las células diploides producen células haploides.

Se produce únicamente en algunas células eucariotas.
Es un tipo de división relacionado con la reproducción sexual pues la fecundación duplica el número de cromosomas y en algún momento ha de reducirse este número.

Consiste en dos mitosis consecutivas sin interfase (ni por tanto fase S). De las cuales la primera es una mitosia atípica.

Se parte siempre de una célula diploide, es decir, con dos cromosomas homólogos de cada tipo.
Los cromosomas homólogos proceden uno del padre y otro de la madre en la fecundación y se encuentran, en principio separados y libres en el núcleo celular.

La mitosis I de la meisis aparea cromosomas homólogos (bivalente), los sobrecruza y los separa produciendo células haplides
La mitosis II de la meiosis es una mitosis normal

La función de la meiosis, además de producir células haploides, es producir variedad genética.
El número de gametos posibles (si no hubiera recombinación en la meiosis) sería de 2^n donde n es el número haploide de cromosomas
En meiosis existe un mecanismo que aumenta enormemente este número de combinaciones: la recombinación genética
Los cromososmas homólogos intercambian cromátidas por lugares al azar. en estructuras llamadas quiasmas o sobrecruzamientos.

Fases de la meiosis

Profase I

Profase atípica. Suele durar varios días, pero puede durar meses o años

	Leptoteno Condensación de cromosomas. Permanecen unidos a la membrana nuclear mediante una estructura llamada placa de unión Apareamiento de cromosomas homólogos
	Zigoteno Apareamiento íntimo entre cromátidas hermanas La unión puede empezar en cualquier punto, extendiéndose a lo largo de los cromosomas implicados como si fuera una cremallera El proceso se llama sinapsis, y se mantiene gracias a una estructura proteica llamada complejo sinaptotémico
	Paquiteno Se hace más patente la condensación cromosómica Se producen los sobrecruzamientos cromosómicos: Intercambio de cromátidas hermanas. La figura observable al microscopio óptico recibe el nombre de quiasma.
	Diploteno Separación cromosómica (desinapsis) Se observan los quiasmas
	Diacinesis Fase típica de una profase normal: - Desaparición de la membrana nucrear y nucléolo - Formación del husom acromático - Los microtúbulos comienzan a asociarse a cromosomas En este caso, a diferencia de la mitosis, los cromosomas separados tienen dos cromátidas

Prometafase I

Desaparición de la membrana nuclear formando vesículas que van al REP

Mezcla de citoplasma y nucleoplasma.

Microtúbulos invaden la antigua región nuclear y se unen a los centrómeros de los cromosomas (cinetocoro)

Cromosomas se mueven

Metafase I

Desarrollo total del huso mitótico

Sitúan a los pares de cromosomas homólogos en el ecuador celular: Placa ecuatorial

Pequeño lapso de tiempo para comprobar la alineación de los cromosomas

Anafase I

Separación de los pares de cromosomas

Cromosomas migran a los polos arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos que se reducen.

Microtúbulos polares crecen alejando los centrómeros

Telofase I

Microtúbulos siguen separando centrómeros y llevan los cromosomas al polo

Se forman nuevas membranas nucleares

No se descompactan por completo los cromosomas

Normalmaente se produce la citocinesis y comienza la mitosis II

La Mitosis II es muy semejante a una mitosis normal

La principal diferencia es que las cromátidas de os cromosomas pueden no tener la misma información genética al haberse producido la recombinación en la profase I

Comparación entre mitosis y meiosis

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