Ciclo celular y sus fases
El ciclo celular es el período de vida de una célula desde una división hasta la siguiente. El ciclo mitótico abarca el conjunto de procesos desde el inicio de una división hasta el inicio de la siguiente. La división celular garantiza la inmortalidad biológica mediante la renovación continua del citoplasma y la replicación precisa del material genético. Los fallos en este proceso conducen a mutaciones.
La frecuencia de las divisiones depende del tipo de tejido: las células embrionarias se dividen cada hora, el epitelio intestinal 1 o 2 veces al día, los hepatocitos aproximadamente una vez al año y las neuronas prácticamente no se dividen.
Alrededor del 90% del tiempo del ciclo lo ocupa la interfase, que es la preparación para la división. Incluye tres períodos:
- G1 (presintético): crecimiento celular y síntesis de orgánulos;
- S (sintético): replicación del ADN y duplicación de cromosomas;
- G2 (postsintético): crecimiento celular, síntesis de proteínas y ATP para la división.
Mitosis: fases y juegos cromosómicos
La mitosis es la división indirecta de las células somáticas, en la cual las células hijas reciben exactamente el mismo juego genético que la célula madre. A partir de una célula madre diploide se forman dos células hijas diploides, genéticamente idénticas a la original.
- Profase: espiralización de los cromosomas, destrucción de la envuelta nuclear, migración de los centriolos hacia los polos y formación de las fibras del huso acromático. Conjunto cromosómico: 2n4c.
- Metafase: los cromosomas de dos cromátidas se alinean en el ecuador, y las fibras del huso se anclan a los centrómeros. Conjunto cromosómico: 2n4c.
- Anafase: los centrómeros se dividen, las fibras del huso separan las cromátidas hacia los polos; cada cromátida se convierte en un cromosoma independiente. Conjunto cromosómico: 4n4c en la célula y 2n2c en cada polo.
- Telofase: los cromosomas se desespiralizan, se reconstituyen la envuelta nuclear y el nucléolo, y se produce la citocinesis (división del citoplasma). Conjunto de las células hijas: 2n2c.
Importancia biológica de la mitosis
La mitosis asegura la conservación de un juego cromosómico constante a lo largo de las generaciones celulares. Sus funciones son:
- crecimiento y desarrollo del organismo pluricelular;
- regeneración de tejidos y cicatrización de heridas;
- reproducción asexual: gemación de la hidra, reproducción de protozoos, reproducción vegetativa de las plantas;
- formación de gametos en el ciclo vital de las plantas.
Meiosis I: división reduccional
La meiosis es la división como resultado de la cual a partir de una célula diploide se forman cuatro células haploides. En los seres humanos, los gametos contienen 23 cromosomas y, tras la fecundación, el cigoto restablece el juego diploide de 46. La meiosis consta de dos divisiones sucesivas: la meiosis I (reduccional) y la meiosis II (ecuacional).
La profase I se divide en cinco estadios:
- Leptoteno: los cromosomas son finos y constan de cromátidas hermanas;
- Cigoteno: conjugación de cromosomas homólogos y formación de bivalentes;
- Paquiteno: espiralización de los cromosomas y sobrecruzamiento (crossing-over), es decir, intercambio de fragmentos homólogos entre cromátidas no hermanas, lo que garantiza la recombinación génica;
- Diploteno: los cromosomas homólogos se separan pero permanecen unidos en los puntos de cruce o quiasmas;
- Diacinesis: máxima condensación, ruptura de la envuelta nuclear y formación del huso acromático.
En la metafase I los bivalentes se alinean en el ecuador. En la anafase I migran hacia los polos cromosomas homólogos enteros de dos cromátidas (y no cromátidas sueltas). En la telofase I se forman dos células con un juego haploide de cromosomas de dos cromátidas (n2c).
Meiosis II y resultados de la división
La meiosis II transcurre sin un período S en la interfase; la replicación del ADN no tiene lugar, de lo contrario se producirían mutaciones. Por su mecanismo es similar a la mitosis:
- Profase II: destrucción de la envuelta nuclear y formación del huso acromático. Conjunto: n2c;
- Metafase II: los cromosomas se alinean en el ecuador;
- Anafase II: los centrómeros se dividen y las cromátidas hermanas migran hacia los polos;
- Telofase II: formación de los núcleos y citocinesis. Resultado: cuatro células haploides con un conjunto nc.
Comparación entre mitosis y meiosis
Diferencias clave entre ambos tipos de división:
- Mitosis: una división, dos células hijas, el juego cromosómico se mantiene (2n → 2n), identidad genética con la célula madre;
- Meiosis: dos divisiones sucesivas, cuatro células hijas, el juego cromosómico se reduce a la mitad (2n → n), diversidad genética gracias al sobrecruzamiento y a la segregación independiente de los cromosomas;
- la mitosis asegura el crecimiento, la regeneración y la reproducción asexual; la meiosis constituye la base de la reproducción sexual y de la variabilidad hereditaria.
Puntos clave
- La interfase incluye los períodos G1, S y G2; la replicación del ADN ocurre exclusivamente en la fase S.
- La mitosis consta de profase, metafase, anafase y telofase; el resultado son dos células diploides idénticas.
- En la anafase de la mitosis los centrómeros se dividen y las cromátidas se convierten en cromosomas independientes.
- La meiosis comprende dos divisiones: la reduccional (meiosis I) y la ecuacional (meiosis II).
- La conjugación y el sobrecruzamiento en la profase I garantizan la recombinación génica y la variabilidad hereditaria.
- En la anafase I se separan los cromosomas homólogos, mientras que en la anafase II lo hacen las cromátidas hermanas.
- Entre la meiosis I y la meiosis II no hay período S, por lo que no se produce la replicación del ADN.
- El resultado de la meiosis son cuatro células haploides genéticamente únicas, que constituyen la base de la reproducción sexual.