En
los procariontes el proceso de división es sencillo y recibe el nombre de
fisión binaria o simple
bipartición.
En cambio, en los eucariontes el proceso divisional es mucho más complejo,
debido a
que
en los eucariontes el ADN está organizado en forma de cromatina, la que se
compacta antes
de
llevarse a efecto la división del material genético propiamente tal, formando
unidades
denominadas
cromosomas. A pesar de las diferencias observadas entre procariontes y
eucariontes,
existen numerosos puntos en común entre la división celular de ambos tipos de
células.
Todas las células deben pasar por cuatro etapas.
1.
Crecimiento
2.
Duplicación del ADN.
3.
Separación del ADN.
4.
Formación de células "hijas" con lo que finaliza la división celular.
División en procariontes
Los
procariotas se reproducen típicamente por fisión binaria o simple bipartición.
Una célula "madre" duplica su material genético y celular, que se
reparte equitativamente dando lugar a dos células "hijas" genéticamente
idénticas a la original. Se trata de una reproducción asexual. Luego de
numerosas multiplicaciones a partir de una célula, se obtiene un clon o colonia
de células iguales. En este caso, los genes se transfieren verticalmente, de
generación en generación, de la célula madre a las células hijas.
Reproducción asexual
Las
bacterias se multiplican por bipartición o división binaria, tras la replicación
del ADN, que está dirigida por la ADN polimerasa de los mesosomas, la pared
bacteriana crece hasta formar un tabique transversal que separa las dos nuevas
bacterias (Simple división).
División en eucariontes
La
división celular en eucariontes es un proceso complejo, regulado por numerosos
genes. En
general,
cuando una célula eucarionte es estimulada para dividirse, ésta debe iniciar
una serie de
procesos
secuenciales, que en definitiva culminan con la división celular. Dado que esta
secuencia
de
procesos siempre debe darse, se habla de un ciclo celular (Figura 2). Así, toda
vez que una
célula
es estimulada para dividirse repite paso a paso lo experimentado por las
células que a su
vez
la originaron. Es importante recordar, que las células originadas en estas
divisiones son
genéticamente
idénticas entre sí e idénticas con las células precursoras (progenitoras). Por
esto,
puede
afirmarse que las células formadas constituyen clones de las células
anteriores.
DIVISIÓN CELULAR Y CICLO DE LA CÉLULA
- Diferentes tipos de
células tienen distintas velocidades de división celular
•
Algunas células de tejidos ya desarrollados nunca se dividen (células
nerviosas, células del músculo equelético, glóbulos rojos)
- La duración
del ciclo celular es variable, dependiendo del tipo de célula, de los
nutrientes y de la temperatura. Por ejemplo, en condiciones óptimas de
cultivo, una ameba tiene un ciclo celular de unas 10 horas, un ciliado de
2-3 horas y células de mamífero, en promedio, unas 24 horas.
- El ciclo vital
de una célula se divide en dos fases muy definidas:
•
Interfase.
•
División nuclear o fase M.
• Citocinesis.
INTERFASE
La
interfase es de gran importancia para el adecuado desarrollo del ciclo celular.
No es un momento de reposo, pues en ella tiene lugar una gran actividad metabólica, caracterizada por
la
síntesis de importantes tipos de macromoléculas e incluso la duplicación de
organelos celulares.
La
interfase se puede subdividir para su estudio en tres periodos: G1, S y G2.
G1: este periodo sigue a la mitosis anterior y
corresponde a la fase de crecimiento celular. No
se
aprecian los cromosomas, ya que el material genético se encuentra disperso en
el interior
del
núcleo celular en forma de cromatina (ADN asociado a múltiples tipos de
proteínas de las
que
sobresalen las Histonas). Los genes se transcriben de acuerdo con los
requerimientos
metabólicos
que presenta la célula en cada momento. En el citoplasma se suceden los
diferentes
procesos metabólicos y los organelos celulares se multiplican, mientras la
célula
crece.
Es
en G1, una vez que la célula ha crecido, donde deberá “decidir” si inicia un
nuevo camino
que
la lleve a volver a dividirse o bien, se encamine hacia un estado no
proliferativo (llamado
estado
G0). Este último estado se caracteriza por la adquisición de funciones
específicas de
cada
tipo de tejido en el individuo pluricelular (diferenciación celular). Si la
célula es estimulada
para
iniciar un nuevo proceso divisional, la célula inicia las síntesis de
sustancias que se
requerirán
en la siguiente fase. No hay síntesis de ADN, sí puede haber reparación del DNA
dañado.
S: Es
el período de síntesis de ADN. En él, la doble hélice se abre en diversos
puntos
(horquillas de replicación) donde se inicia la síntesis
del ADN (replicación del ADN).
G2:
periodo que antecede a la mitosis. En este periodo el ADN ya está duplicado, es
decir, la
célula
contiene el doble de ADN que una célula en estado G1. Además, al final de este
período
se
inicia un lento pero sostenido empaquetamiento que conducirá, durante la
mitosis, a la
formación
de los diferentes cromosomas.
También
existe reparación del DNA dañado y comienza la síntesis de proteínas necesarias
para
la
conformación de la cromatina que inicia lentamente su enrollamiento y
compactación.
FASE M
Es
la última etapa de ciclo celular y culmina produciendo a la vez dos sucesos; mitosis y
citocinesis, en la que los cromosomas y el contenido
citoplasmático (organelos) se distribuyen
equitativamente entre las células hijas. En esta fase no se
aprecia actividad metabólica, la
célula
está comprometida con la división.
La
Mitosis corresponde a la división
del núcleo,
por ello es importante recalcar que una célula
no
se divide por mitosis, sino que en la división celular el material genético
primero se reparte
equitativamente
y ese proceso recibe el nombre de mitosis. Recuerda que puede haber mitosis y
no
citodiéresis, en cuyo caso no ha existido división celular.
Aunque
la mitosis es un proceso continuo se acostumbra a dividirlo para su estudio y
reconocimiento
en cuatro fases distintas llamadas: profase, metafase, anafase y telofase.
Se
puede destacar que aunque el estudio lo haremos en una célula animal, este
proceso se
produce
de una manera similar en las células de otros tipos de eucariontes, incluidos
vegetales.
PROFASE:
Es
la fase más larga y en ella suceden una serie de fenómenos tanto en el núcleo
como en el
citoplasma.
La envoltura nuclear empieza a fragmentarse y los nucléolos van desapareciendo
progresivamente.
Durante
la mayor parte de la vida de una célula eucarionte, el ADN se encuentra
confinado en el
núcleo
asociado a proteínas y ARN, constituyendo cromatina. Sin embargo, cuando las
células
están
en división, la cromatina se compacta formando estructuras discretas visibles
al
microscopio,
los cromosomas. La compactación de la cromatina es tal que el
cromosoma es
aproximadamente
10.000 veces más corto que la macromolécula de ADN que contiene.
Puesto
que el ADN se duplicó en el periodo S de la interfase, cada cromosoma está
formado por
dos
cromátidas, las que se mantienen unidas por el centrómero. Cada cromátida está
constituida
por
una fibra de cromatina idéntica a la de la otra cromátida. Cada fibra de
cromatina porta una
macromolécula
de ADN bicatenario.
En
las células animales un par de centriolos (ubicados en el centrosoma) se han duplicado en
interfase
(fase S y G2) y han dado lugar a dos pares de centriolos que constituirán los
focos de los
ásteres (distribución radial de microtúbulos). Los dos
ásteres que al principio están juntos se
separan
a polos opuestos de la célula y los haces de microtúbulos se alargan y forman
un huso
mitótico o huso acromático bipolar.
Las
células vegetales no tienen centriolos y el huso acromático se forma a partir
del centrosoma
acentriolado. Estos husos sin centríolo se llaman husos anastrales y están menos centrados en
los
polos. En este punto, es importante hacer notar que en las células animales, en
las que se han
destruido
los centríolos, la mitosis se lleva a efecto normalmente.
Metafase
El
huso mitótico ya está perfectamente desarrollado. Los cinetocoros de los
cromosomas
interaccionan
por medio de unos microtúbulos con los filamentos del huso y los cromosomas son
alineados en la placa ecuatorial de la célula o placa metafásica. En esta fase los cromosomas
se
encuentran todos en la zona ecuatorial, orientados perpendicularmente a los
microtúbulos que
forman
el huso acromático constituyendo la denominada placa
ecuatorial
Anafase
Los
cinetocoros se separan y cada cromátida es arrastrada hacia un polo de la
célula. El
movimiento
se produce por un desensamblaje de los microtúbulos, fundamentalmente a nivel
de
los
cinetocoros. Al desplazarse cada cromátida, sus brazos se retrasan formando
estructuras en V
con
los vértices dirigidos hacia los polos
Telofase
Los
cromosomas son revestidos por fragmentos del retículo endoplasmático que
terminarán
“soldándose”
para constituir la envoltura nuclear. Poco a poco los cromosomas van
desenrollándose
y se desfiguran adquiriendo el núcleo un aspecto cada vez más interfásico, los
nucléolos
comienzan a reaparecer. Los microtúbulos del huso se agrupan en haces por la
aparición
en
la región media de cilindros de una sustancia densa y pierden sus conexiones
con los polos.
Finalmente
los cilindros se fusionan en un solo haz y la célula se divide en dos.
CITOCINESIS
La
división del citoplasma se inicia ya al final de anafase y continúa a lo largo
de la telofase. Se
produce
de manera distinta en las células animales y en las vegetales. En las células
animales
tiene
lugar por simple estrangulación de la célula a nivel del ecuador del huso. La
estrangulación
se
lleva a cabo gracias a proteínas ligadas a la membrana que formarán un anillo
contráctil
1.- ANALIZA Y RESPONDE QUE OCURRE EN CADA ETAPA.
A.- Interfase Tardía:
¿Qué
ocurre?
B.- PROFASE TEMPRANA:
¿Qué
ocurre en esta fase, describa?
C.- PROFASE TARDÍA:
¿Qué
ocurre?
D.- METAFASE:
¿Quéocurre?
E.- ANAFASE:
¿Qué
ocurre?
F.- TELOFASE:
¿Qué
ocurre’
G.- CITOCINESIS:
¿Qué
ocurre?
1.
La siguiente figura representa una estructura de empaquetamiento de material genético:
De
acuerdo a lo anterior, es correcto que los números 1, 2 y 3 representan,
respectivamente, a:
A)
cromátida – centromero – cromosoma.
B)
cromosoma – cinetocoro – cromátida.
C)
cinetocoro – centrómero – cromátida.
D)
cromátida – telomere – cromosoma.
E)
cromátida – centríolo – cromosoma.
2.-
Con respecto a la cantidad de ADN que presentan las células somáticas durante
el ciclo celular, es correcto afirmar que:
I)
en G1 y G2 la célula posee la misma cantidad de ADN.
II)
En G2 la cantidad de ADN es 4c.
III)
Existe la misma cantidad de ADN en la profase y anafase de la mitosis.
A)
Solo I.
B)
Solo II.
C)
Solo III.
D)
Solo II y III.
E)
I, II y III.
3.
Al final de la profase mitótica, el material genético de un cromosoma se
visualiza como
A)
dos cromátidas.
B)
cuatro cromátidas.
C)
hebras de cromatina.
D)
dos moléculas de ADN.
E)
pares homólogos formando tétradas.
4.-
Establezca dos diferencias en la reproducción celular en células procariotas y
eucariotas.
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5.- ¿Qué es la fisión binaria y donde ocurre?
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6.- ¿Qué es y en qué consiste el ciclo celular?
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7.- ¿Qué importancia tiene el cinetocoro y el telomero, en un cromosoma?
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