mitosis

Todos los organismos vivos utilizan la división celular, bien como mecanismo de reproducción, o como mecanismo de crecimiento del individuo. Lo seres unicelulares utilizan la división celular para la reproducción y perpetuación de la especie, una célula se divide en dos células hijas genéticamente idénticas entre sí e idénticas a la original, manteniendo el número cromosómico y la identidad genética de la especie. En organismos pluricelulares la división celular se convierte en un proceso cíclico destinado a la producción de múltiples células, todas idénticas entre sí, pero que posteriormente pueden derivar en una especialización y diferenciación dentro del individuo.

Desde un punto de vista puramente evolutivo un organismo unicelular es simplemente una estructura dentro de la cual se realizan las funciones vitales básicas de nutrición y reproducción. Las únicas presiones selectivas son  la adquisición de alimento y las fuerzas de tensión superficial. El organismo unicelular debe por tanto aislarse del medio mediante una membrana o pared que le permita adquirir alimento a la vez que soporte las fuerzas de tensión superficial del medio en que se desarrolla. Dicho organismo, en su lucha contra el medio, y para poder crecer y optimizar sus funciones, va adquiriendo nuevas funciones como la excreción, la relación, etc, para ello va adquiriendo o desarrollando diversos orgánulos, pero llega un momento en que la célula no podría albergar en su interior tantos orgánulos y funciones, pues la presión del medio impediría que la célula adquiriera el tamaño y volumen necesario para ello. Bajo este supuesto los organismos evolucionan convirtiéndose de unicelulares a pluricelulares, así cada célula puede especializarse en diversas funciones y  diferenciarse en un trabajo específico. Los organismos pasan de luchar contra las fuerzas de tensión superficial, a combatir contra la fuerza de la gravedad, para ello se convierten en organismos pluricelulares, en el cual las células se agrupan en tejidos, órganos y sistemas, cada uno especializado en una función determinada y cada célula diferenciada en realizar una actividad concreta. Para un organismo pluricelular, la división celular es un mecanismo cíclico el cual le permite el aumento del número de células, y a partir de esas células lograr una especialización y una funcionalidad concreta.

El Ciclo Celular

Cuando una célula se divide en dos, uno ambos productos de la división pueden volver a dividirse,  estableciéndose de esta forma un ciclo de división celular, el período entre dos mitosis consecutivas, se denomina interfase. El estado normal de una célula es con los cromosomas en estado de un cromatidio, es decir en estado de una doble hélice de ADN. Indudablemente para que una estructura pueda dividirse en dos exactamente iguales, esta estructura ha de estar duplicada, es decir todos sus componente repetidos y separados en estructuras diferenciadas. El cromosoma antes de dividirse debe pasar a un estado en el que posea dos cromatidios, genéticamente idénticos. La duplicación del materia genético ha de ser previo a la división celular.

En la interfase del ciclo de división celular podemos distinguir tres períodos:

    G1.- Es un estadío que se caracteriza por ser genéticamente activo, el ADN se transcribe y se traduce, dando lugar a proteínas necesarias para la vida celular y sintetizando las enzimas y la maquinaria necesaria para la síntesis del ADN.

    Fase S.- Es la fase en la cual se duplica por entero el material hereditarios, el cromosoma pasa de tener un cromatidio a tener dos, cada uno de ellos compuesto por una doble hélice de ADN producto de la duplicación de la original, como la replicación del ADN es semiconservativa, las dos dobles hélices hijas serán exactamente iguales, y por tanto los cromatidios hermanos, genéticamente idénticos.

    G2.- Durante este período se ultima la preparación de todos los componentes de la división celular, al final de esta fase, se produce una señal que dispara todo el proceso de la división celular.

 La división celular se compone de dos partes, la división del núcleo (cariocinesis, o mitosis) y la del citoplasma (citocinesis). La división del núcleo es exacta, se reparte equitativamente el material hereditario, mientras que la citocinesis puede no serlo, es decir el reparto de orgánulos citoplásmicos y el tamaño de las dos células puede no ser equitativo ni igual.

Durante la mitosis el ADN va a estar totalmente empaquetado y supernrollado, inaccesible a polimerasas y transcriptasas, es por ello que toda la actividad funcional del ADN ha de realizarse en la interfase previa a la cariocinesis.

Al final de la mitosis, la célula entra en interfase, si esa célula ya no se va a dividir más, entra en lo que se denomina período G0, si por el contrario esa célula va a volver a dividirse entra de nuevo en el período G1 previo a la síntesis del ADN, e iniciándose un nuevo ciclo de división celula.

Las fases de mitosis

La mitosis es un proceso continuo, que convencionalmente se divide en cuatro etapas: profase, metafase, anafase y telofase.

Profase (pro: primero, antes). Los cromosomas se visualizan como largos filamentos dobles, que se van acortando y engrosando. Cada uno está formado por un par de cromátidas que permanecen unidas sólo a nivel del centrómero. En esta etapa los cromosomas pasan de la forma laxa de trabajo a la forma compacta de transporte. La envoltura nuclear se fracciona en una serie de cisternas que ya no se distinguen del RE, de manera que se vuelve invisible con el microscopio óptico. También los nucleolos desaparecen, se dispersan en el citoplasma en forma de ribosomas.

Metafase (meta: después, entre). Aparece el huso mitótico o acromático, formado por haces de microtúbulos; los cromosomas se unen a algunos microtúbulos a través de una estructura proteica laminar situada a cada lado del centrómero , denominada cinetocoro. También hay microtúbulos polares, más largos, que se solapan en la región ecuatorial de la célula. Los cromosomas muestran el máximo acortamiento y condensación, y son desplazados por los microtúbulos hasta que todos los centrómeros quedan en el plano ecuatorial. Al final de la metafase se produce la autoduplicación del ADN del centrómero, y en consecuencia su división.

Anafase (ana: arriba, ascendente). Se separan los centrómeros hijos, y las cromátidas, que ahora se convierten en cromosomas hijos. Cada juego de cromosomas hijos migra hacia un polo de la célula. El huso mitótico es la estructura que lleva a cabo la distribución de los cromosomas hijos en los dos núcleos hijos. El movimiento se realiza gracias a la actividad de los microtúbulos cromosómicos, que se van acortando en el extremo unido al cinetocoro.  Los microtúbulos polares se deslizan en sentido contrario, distanciando los dos grupos de cromosomas hijos.

Telofase (telos: fin). Comienza cuando los cromosomas hijos llegan a los polos de la célula. Los cromosomas hijos se alargan, pierden condensación, la envoltura nuclear se forma nuevamente a partir del RE rugoso y se forma el nucleolo a partir de la región organizadora del nucleolo de los cromosomas SAT. Citocinesis y formación de la pared celular Citocinesis es la división del citoplasma, ocurre luego que se ha dividido el núcleo en dos núcleos hijos durante la mitosis. En las plantas superiores, durante la telofase tardía, aparece en el ecuador de la célula, una estructura llamada fragmoplasto. Está constituida por dos sets demicrotúbulos con polaridad opuesta que superponen sus extremos en el plano de división. Se forma a medida que el huso acromático desaparece.  Entre los microtúbulos aparecen numerosos dictiosomas, que se unen formando una gran cisterna.  En su interior se encuentran los polisacáridos necesarios para la formación de la laminilla media y de la fase amorfa de la pared primaria La membrana de los dictiosomas unidos entre sí se transforma en membrana plasmática. Túbulos del retículo endoplasmático se disponen en la placa celular en formación,  perpendicularmente con respecto a ella. A medida que se forma la pared primaria, quedan mangas citoplasmáticas alrededor de los túbulos del retículo endoplasmático, rodeadas por la membrana plasmática: constituyen los plasmodesmos primarios. Meiosis Da lugar a la formación de células con diferente información genética para los mismos caracteres. Se da con reducción de la cantidad de cromosomas a la mitad, de tal manera que partiendo de una célula diploide obtenemos células haploides. Se da en células germinales que formarán gametas. Interfase: se produce la réplica del ADN y las organelas. Profase I: a)  La cromatina se condensa formando los cromosomas. Ocurre el apareamiento de los cromosomas homólogos, es decir, los homólogos se superponen tramo a tramo, unidos entre sí por un complejo proteico que funciona como cierre o cremallera: el complejo sinaptonémico. Cada par de homólogos apareados recibe el nombre de tétradas o bivalente. Tétradas alude a que en el par de cromosomas homólogos apareados hay involucradas cuatro cromátides; bivalente hace referencia al par de homólogos. Este apareamiento permite que pueda ocurrir un intercambio de segmentos homólogos, o sea, de segmentos con el mismo tipo de información. Este proceso se conoce como crossing-over, se da por medio de la ruptura y reunión de los segmentos de ADN involucrados en el intercambio por la acción de enzimas. b)  Desaparece el nucléolo, ya que la cromatina que lo constituía está ahora compactándose. c)  La envoltura nuclear se desorganiza. d)  Los centríolos migran a los polos, esto no se da en células vegetales superiores ya que no poseen centríolos. e)  Se forma el huso acromático: se polimeriza la tubulina formando microtúbulos. Estos microtúbulos constituyen las fibras del huso, donde se enganchan los cromosomas. Ahora los cromosomas tiene dos cromátides diferentes entre sí. Si bien las dos cromátides se originaron por compactación de dos moléculas idénticas al sufrir crossing-over con las del otro homólogo tenemos formadas dos cromátides distintas. A estas cromátides se las llaman cromátides hermanas recombinantes. Metafase I a)  Las tétradas o bivalentes se enganchan a las fibras del huso. b)  Traccionadoas por las fibras del huso, las tétradas se ubican en la placa ecuatorial. c)  Los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación. Anafase I a)  Los cromosomas homólogos segreganmigrando hacia los polos de la célula, traccionados por las fibras del huso. Telofase I a)  Los cromosomas ya llegaron a los polos y comienzan a descondensarse para formar cromatina. b)  Reaparece el nucléolo. c)  Se desorganizan las fibras del huso. d)  Se reorganiza una envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. Estas fases corresponden a la cariocinesis, luego acontece la citocinesis. El resultado de la Meiosis I es, dos células hijas diferentes y haploides con dos cromátides y un único cromosoma. La meiosis I es reduccinal ya que la cantidad de cromosomas se reduce a la mitad en cada célula resultante. Meiosis II Luego de una período breve denominado intercinesis (sin replicación de ADN) cada célula sufre Meiosis II. En las fases de la meiosis II(ProfaseII y Metafase II) se dan sucesos semejantes a los de la mitosis. Anafase II a)  Se separan las cromátides recombinantes: esto aporta mas variabilidad aún, ya que las cromátides recombinantes, todas diferentes, también segregan al azar independientemente unas de otras. Luego en general, simultáneamente con la Telofase II,ocurre la citocinesis, surgiendo células hijas diferentes.  Las cuatro células hijas son diferentes y haploides. Diferentes porque a la variabilidad aportada por el crossing-over y la segregación de homólogos es azar, se agrega la segregación de cromátides al azar en Anafase II. Haploides porque las células resultantes de la meiosos I que ya eran haploides sufren sólo separación de cromátides. Entonces por no reducir la cantidad de cromosomas la meiosis II es ecuacional. Mitosis  Meiosis  Células Somáticas  Germinales para dar gametas Interfase  Duplicación del ADN y de las organelas. Duplicación del ADN y de las organelas. Profase  La cromatina se condensa formando los cromosomas. Desaparece el nucléolo, ya que la cromatina que la constituía está ahora compactándose. La envoltura nuclear se desorganiza. Los centríolos migran a los polos, esto no se dan en las células vegetales superiores ya que no poseen centríolos. Se forma el huso acromático: se polimeriza la tubulina formando microtúbulos, que constituyen las fibras del huso. Profase I: La cromatina se condensa formando los cromosomas. Apareamiento de los cromosomas homólogos Se forman las tétradas o bivalente Tienen lugar el crossing-over Las cromátides resultantes son recombinantes Desaparece el nucléolo, ya que la cromatina que la constituía está ahora compactándose. La envoltura nuclear se desorganiza. Los centríolos migran a los polos, esto no se dan en las células vegetales superiores ya que no poseen centríolos. Se forma el huso acromático: se polimeriza la tubulina formando microtúbulos, que constituyen las fibras del huso. Metafase  Los cromosomas se enganchan a las fibras del huso, los cromosomas se ubican en la placa ecuatorial Traccionados por las fibras del huso, los cromosomas se ubican en la placa ecuatorial. Los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación. Metafase I: Las tétradas o bivalentes se enganchan a las fibras del huso. Traccionadoas por las fibras del huso, las tétradas se ubican en la placa ecuatorial. Los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación. Anafase Las cromátides hermanas segregan migrando hacia los polos de la célula traccionados por las fibras del huso Anafase I: Los cromosomas homólogos segreganmigrando hacia los polos de la célula, traccionados por las fibras del huso. Telofase  Los cromosomas formados por una cromátida, ya llegaron a los polos y comienzan a descondensarse para formar la cromatina. Reaparece el nucléolo. Se desorganizan las fibras del huso. Se reorganiza una envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. Los cromosomas ya llegaron a los polos y comienzan a descondensarse para formar cromatina. Reaparece el nucléolo. Se desorganizan las fibras del huso. Se reorganiza una envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. Citocinesis  Da lugar a dos células hijas Citocinesis I: Da lugar a dos células hijas  Células hijas 2 diploides iguales a la célula original. 2 celulas haploides con 2 cromátides cada cromosoma. Intercinesis  No tiene lugar Periodo sin hechos importantes. Profase II No tiene lugar La cromatina se condensa formando los cromosomas. Desaparece el nucléolo, ya que la cromatina que la constituía está ahora compactándose. La envoltura nuclear se desorganiza. Los centríolos migran a los polos, esto no se dan en las células vegetales superiores ya que no poseen centríolos. Se forma el huso acromático: se polimeriza la tubulina formando microtúbulos, que constituyen las fibras del huso. Metafase II Los cromosomas se enganchan a las fibras del huso, los cromosomas se ubican en la placa ecuatorial Traccionados por las fibras del huso, los cromosomas se ubican en la placa ecuatorial. Los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación. AnafaseII No tiene lugar Se separan las cromátides recombinantes. Telofase II No tienen lugar Citocinesis  Celulas hijas 4 células hijas haploides con una cromátide c/u. Genetica La genética es el estudio de la herencia, el proceso en el cual un padre le transmite ciertos genes a sus hijos. La apariencia de una persona (estatura, color del cabello, de piel y de los ojos) está determinada por los genes. Otras características afectadas por la herencia son: Probabilidad de contraer ciertas enfermedades Capacidades mentales Talentos naturales Nombres alternativos ha sido extendido. Un rasgo anormal (anomalía) que se transmite de padres a hijos (heredado) puede: No tener ningún efecto en la salud ni en el bienestar de la persona (por ejemplo, el rasgo podría simplemente ser un mechón de cabello blanco o el lóbulo de la oreja más largo de lo normal). Tener sólo un efecto menor (por ejemplo, daltonismo). Tener un mayor efecto en la calidad o duración de la vida.  Para la mayoría de los trastornos genéticos, se recomienda asesoría genética. Es posible que muchas parejas también quieran buscar diagnóstico prenatal si uno de ellos tiene un trastorno genético. TRASTORNOS GENÉTICOS Casi todas las enfermedades tienen un componente genético, pero la importancia de ese componente varía. Los trastornos en los cuales los genes juegan un papel importante (enfermedades genéticas) se pueden clasificar como: Defectos monogenéticos Trastornos cromosómicos Multifactoriales Un trastorno monogenético, también llamado trastorno mendeliano, es causado por un defecto en un gen particular. Los trastornos monogenéticos son poco comunes, pero dado que hay cerca de 4,000 trastornos monogenéticos conocidos, su impacto combinado es considerable. Los trastornos monogenéticos se caracterizan por la forma como se transmiten en familias. Hay cinco patrones básicos de herencia monogenética: Autosómico dominante Autosómico recesivo Dominante ligado al cromosoma X Recesivo ligado al cromosoma X Herencia ligada al cromosoma Y Herencia materna (mitocondrial) El efecto observado de un gen (la apariencia de un trastorno) se denomina el fenotipo. En la herencia autosómica dominante, la anomalía o anomalías generalmente aparecen en cada generación. Cada vez que una mujer afectada tenga un niño, ese niño tendrá un 50% de probabilidad de heredar la enfermedad.  Las personas con una copia del gen para enfermedad recesiva se denominan portadores y normalmente no manifiestan síntomas para la enfermedad. Sin embargo, el gen a menudo puede encontrarse por medio de pruebas de laboratorio sensibles. En la herencia autosómica recesiva, es posible que los padres de una persona afectada pueden manifiesten la enfermedad (son portadores). En promedio, la probabilidad de que los padres portadores pudieran tener niños que desarrollen la enfermedad es del 25% con cada embarazo. Los niños y las niñas tienen las mismas probabilidades de resultar afectados. Para que un niño tenga los síntomas de un trastorno autosómico recesivo, debe recibir el gen anormal de ambos padres. Debido a que la mayoría de los trastornos recesivos son raros, un niño tiene mayor riesgo de una enfermedad recesiva si los padres tienen lazos de consanguinidad. Los parientes tienen una probabilidad más alta de haber heredado el mismo gen raro de un ancestro común. En la herencia recesiva ligada al cromosoma X, la probabilidad de contraer la enfermedad es mucho mayor en los hombres que en las mujeres y, debido a que el gen anormal lo porta el cromosoma X, los hombres no lo trasmiten a sus hijos varones (que recibirán el cromosoma Y de sus padres). Sin embargo, sí lo transmiten a sus hijas. En las mujeres, la presencia de un cromosoma X normal enmascara los efectos del cromosoma X con el gen anormal. De esta manera, casi todas las hijas de un hombre afectado por la enfermedad parecen normales, pero todas son portadoras del gen anormal y cada vez que tengan un hijo, hay un 50% de probabilidades de que reciba el gen anormal. En la herencia dominante ligada al cromosoma X, el gen anormal aparece en las mujeres, incluso así también haya un cromosoma X normal presente. Dado que los hombres le pasan el cromosoma Y a sus hijos varones, los hombres afectados no tendrán hijos varones afectados, pero todas sus hijas sí resultarán afectadas. Los hijos o hijas de mujeres afectadas tendrán un 50% de probabilidades de contraer la enfermedad.