Producción celular.

Dentro de los múltiples procesos que tiene la célula en su interior, la reproducción le permite regenerarse, a partir de una célula “madre” se originan dos células proceso conocido como la mitosis y que permite regenerar tejidos, nuestro crecimiento corporal o simplemente poder reemplazar día a día todas aquellas células que se van muriendo y hay algunas celular especializadas (las sexuales) que permiten un proceso un poco mas complejo pues a partir de una célula se originas cuatro células en un proceso conocido como la meiosis. Como ves es un proceso complejo, pero que resulta imprescindible para nuestro organismo o para cualquier otro ser vivo. ES gracias a este proceso que la célula puede sobrevivir en el tiempo trasmitiendo sus características a nuevas generaciones, así que veamos en detalle este interesante proceso y comprendamos como es que sucede.

Aproximación hacia el concepto de reproducción celular

“La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial (llamada "madre") se divide para formar células hijas. Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los organismos pluricelulares con el crecimiento de los Tejidos (biología) y la reproducción vegetativa en seres unicelulares.

Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular y suele estar asociada con la diferenciación celular. En algunos animales la división celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Las células senescentes se deterioran y mueren debido al envejecimiento del cuerpo. Las células dejan de dividirse porque los telómeros se vuelven cada vez más cortos en cada división y no pueden proteger a los cromosomas como tal”. (1)

“La replicación no puede tener lugar si no está presente una secuencia de ADN particular, llamada origen de la replicación. Este origen de replicación es especifico de la especie: las enzimas de una bacteria no encontrarán nunca un origen de replicación de levadura o de hombre  Cuando la célula alcanza aproximadamente el doble de su tamaño originario, y los cromosomas están separados, ésta se invagina y se forma una nueva pared celular, que separa las dos nuevas células y a sus duplicados cromosómicos: se trata de la división por escisión, o corte en dos células hijas de tallas idénticas y conteniendo los mismos elementos estructurales y el mismo equipamiento cromosómico.

En los eucariotes, (donde el equipamiento cromosómico es complejo), el proceso o ciclo celular que asegura esta repartición equitativa de los cromosomas, mantiene una secuencia circular que incluye la mitosis, seguida por la citocinesis y, entre ésta y aquella, un período llamado interfase. Durante la interfase, la célula, se suceden los siguientes pasos:

(a) (que comienza recién ocurrida la citocinesis del ciclo anterior) intensifica su actividad bioquímica y sintetiza ex-novo muchas de sus estructuras citoplasmática; se replican las mitocondrias o cloroplastos, en su caso, que lo hacen a partir de su propio ADN;

(b) luego, sintetiza histonas y otras proteínas asociadas al ADN, proceso clave de la replicación; y

(c) antes de la mitosis, los cordones filamentosos, resultantes de la duplicación de los cromosomas ocurrida en la etapa anterior, se enroscan y compactan y se completa la duplicación de los centríolos.

Sobreviene el momento de la mitosis, proceso que tiene la función de dirigir a los cromosomas de modo tal que cada nueva célula obtenga un complemento completo, es decir, que cada una tenga la misma cantidad de cromosomas que la célula madre (dotación diploide). La mitosis se desarrolla en todas las células de la estirpe directa y en las que siguen la línea original durante su crecimiento. Se lleva a cabo en cuatro fases principales que culmina el ciclo con la citocinesis que es la división del citoplasma. La citocinesis comienza durante la telofase de la mitosis y divide la célula en dos partes iguales, coincidiendo con la línea media del huso (ver gráfico). Difiere sensiblemente en los casos de células vegetales y animales: en estas últimas la citocinesis resulta de las constricciones de la membrana celular entre los dos núcleos; en aquellas el citoplasma se divide por la confluencia de vesículas para formar la placa celular, dentro de la cual después se formará la pared celular.” (2)

La mitosis

Como se puede ver la mitosis origina dos nuevas células a partir de una célula “madre”. Este proceso de división de la célula comprende dos etapas: en la primera etapa el núcleo se divide (cariocinesis o m itosis)  y la otra etapa el citoplasma se divide o citocinesis. Hay que tener en cuenta que la división del núcleo es exacta en donde en forma equitativa se reparte el material genetico, mientras  que en la citocinesis a veces no se da esa precisión, en otras palabras el reparto de orgánulos del citoplasma y el tamaño de las células puede tener variantes o no ser equitativo; (3)

A. La mitosis comprende varias etapas:

1. INTERFASE:

Es la etapa previa a la mitosis donde la célula se prepara para dividirse, en esta, los centríolo y la cromatina se duplican, aparecen los cromosomas los cuales se observan dobles. 

El primer proceso clave para que se de la división nuclear es que todas las cadenas de ADN se dupliquen (replicación del ADN); esto se da inmediatamente antes de que comience la división, en un período del ciclo celular llamado interfase, que es aquel momento de la vida celular en que ésta no se está dividiendo. 

Tras la replicación tendremos dos juegos de cadenas de ADN, por lo que la mitosis consistirá en separar esas cadenas y llevarlas a las células hijas. Para conseguir esto se da otro proceso crucial que es la conversión de la cromatina en cromosomas.

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2. PROFASE    

Es la etapa que inicia la mitosis, en ella ocurren los siguientes eventos: 

Comienza con la conversión de la cromatina en cromosomas  por un proceso de espiralización de las cadenas (igual que si tenemos un alambre largo y lo convertimos en un muelle), seguiremos teniendo lo mismo, pero de forma diferente: las dos cadenas que son completamente idénticas (ya que una se ha formado por replicación de la otra) se espiralizan juntas originando las cromátidas del cromosoma. 

Se duplican los centríolos 

La membrana nuclear desaparece. Cuando ya ha desaparecido la membrana nuclear, los centríolos migran hacia los polos (extremos) de la célula, apareciendo entre los dos pares de centríolos una serie de fibras de proteína dispuestas de polo a polo que reciben el nombre en conjunto de huso acromático . 

Los cromosomas ya formados se mueven y se unen a una fibra del huso por su centrómero (un sólo cromosoma por fibra) ), de manera que las cromátidas migran hacia los polos de la célula. En la célula vegetal no existen centríolos y a veces no se ve el huso acromático.

En ella se hacen patentes un cierto número de filamentos dobles: loscromosomas.Cada cromosoma constituido por dos cromátidas, que se mantienen unidas por un estrangulamiento que es el centrómero. Cada cromátida corresponde a una larga cadena de ADN. Al final de la profase ha desaparecido la membrana nuclear y el nucléolo. muy condensada

3.METAFASE

Se inicia con la aparición del huso, dónde se insertan los cromosomas y se van desplazando hasta situarse en el ecuador del huso, formando la placa metafásica o ecuatorial. Es una fase breve en la que todos los cromosomas dobles se encuentran situados en el ecuador (parte media) de la célula, formando una figura muy característica llamada placa ecuatorial. Tras colocarse aquí comienza la siguiente fase.

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4 ANAFASE     En ella el centrómero se divide y cada cromosoma se separa en sus dos cromátidas. (4) Los centrómeros emigran a lo largo de las fibras del huso en direcciones opuestas, arrastrando cada uno en su desplazamiento a una cromátida. La anafase constituye la fase crucial de la mitosis, porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original. Las cromátidas se separan por el centrómero y se desplazan hacia los centríolos, al tiempo que van desapareciendo las fibras del huso. En este momento ya se ha repartido el material hereditario (las cadenas de ADN) de forma idéntica en dos partes. Ahora las cromátidas se llaman cromosomas. La anafase es la fase crucial de la mitosis, por que en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.

5. TELOFASE     Los dos grupos de cromátidas, comienzan a descondensarse, se reconstruye la membrana nuclear, alrededor de cada conjunto cromosómico, lo cual definirá los nuevos núcleos hijos. A continuación tiene lugar la división del citoplasma. Es una profase al revés, se reconstruyen las membranas nucleares y reaparecen los nucléolos de las células hija. Los cromosomas se desorganizan para formar de nuevo la molécula de cromatina. Por último, la membrana celular empieza a separar los dos núcleos nuevos, finalizando el proceso de mitosis. En muchas células la mitosis suele ir acompañada de la citocinesis o separación de los citoplasmas de las células hija. (5)

B. CITOCINESIS

Es la segunda etapa acompañante de la mitosis, en esta, el citoplasma se divide para formar dos células hijas diploides idénticas con la repartición aproximada de los orgánulos celulares. En las células animales se hace por estrangulación, desde fuera hacia adentro, y en las vegetales se hace por crecimiento de la pared celular desde dentro hacia afuera.

No es igual en las células animales y vegetales debido a las características fisiológicas de cada una. La citocinesis puede ser afectada por la cariocinesis (división nuclear), que es previa la división del citoplasma. Por ejemplo en casos en que se somete a una 

célula a cafeína no se produce citocinesis, lo que hace que la célula experimente cariocinesis y que el resultado sea una célula polinucleada. Por curiosidad también puede haber citocinesis sin cariocinesis, al someterse la célula a bromuro de etilo, o citocinesis en células anucleadas.(5) Una vez finalizada la mitosis y la citocinesis, las dos células hijas que se forman entran en interfase, durante la cual se prepara para su próxima mitosis.

Citocinesis en células animales:

Las células animales experimentan una división de su citoplasma mediante un proceso de estrangulación y ello se acentúa tras la telofase. Todo comienza antes de la profase (durante los preparativos de la célula para su división: interfase) con la aparición del anillo preprofásico formado por microtúbulos que se sitúa en la mitad del huso mitótico (el lugar donde los cromosomas se dividen en dos) y que está unido a la membrana. La razón de la localización del huso en ese lugar es que ahí se encuentra un surco de miosina y actina. Tras la retirada de los cromosomas, en el centro, el anillo empieza a estrangular la célula por la mitad y al final consigue su división en dos, cayendo en las células hijas más o menos igual cantidad de citoplasma. Los restos del anillo preprofásico quedan en las células hijas y se utilizan para la formación del citoesqueleto de las células hijas. (6)

Citocinesis en células vegetales:

Las células vegetales se caracterizan por una citocinesis basada en la tabicación, ya que la pared celular no permite la estrangulación. A finales de la telofase se forma el fragmoplasto, vesículas de Golgi asociadas a microtúbulos polares, esta es el resultado de la fusión de los microtúbulos residuos de la mitosis y que se fusionan con los componentes de las vesículas formando una nueva pared celular. La división en un principio no es total sino que solo se divide los citoplasmas y están interconectados por plasmodesmos, unos poros de comunicación

Recordemos brevemente que el anterior proceso de la mitosis permite la regeneración, celular, nuestro crecimiento etc., es propio de todas  las células, con excepción de los gametos sexuales, es decir aquellas sexuales que permiten que un ser vivo se reproduzca, para estos organismos incluidos los seres humanos, esta división celular sobre un proceso doble, que denominamos meiosis, veámoslo en detalle:

LA MEIOSIS

Para comprender la meiosis debemos examinar los cromosomas. Cada organismo tiene un número de cromosomas característico de su especie particular. Un mosquito tiene seis cromosomas en cada célula somática; el ciruelo, cuarenta y ocho; el ser humano, cuarenta y seis; la papa, cuarenta y seis; el gato, treinta y ocho. Sin embargo en cada una de estas especies las células sexuales o gametos, tienen exactamente la mitad del número de cromosomas que caracteriza a las células somáticas del organismo. El número de cromosomas de los gametos se conoce como haploide (“conjunto simple”) y el número en las células somáticas, como número diploide (“conjunto doble”). Las células que tienen más de dos conjuntos de cromosomas se conocen como poliploides (“muchos conjuntos”).

Para simplificar, el número haploide se designa como n y al diploide 2n. En los seres humanos por ejemplo n = 23 y por tanto 2n = 46.

La meiosis ocurre en diferentes momentos del ciclo de vida de diferentes organismos. En muchos protistas y hongos ocurre inmediatamente después de la fusión de las células que se aparean. Las células son haploides y la meiosis restablece el número haploide después de la fecundación. (7)

Fases de la meiosis

Profase I

La replicación del ADN precede el comienzo de la meiosis I. Durante la profase I, los cromosomas homólogos se aparean y forman sinapsis, un paso que es único a la  meiosis. Los cromosomas apareados se llaman bivalentes, y la formación de quiasmas causada  por recombinación genética se vuelve aparente. La condensación de los cromosomas permite que estos sean vistos en el microscopio. Note que el bivalente tiene dos cromosomas y cuatro cromátidas, con un cromosoma de cada padre. (8)

Prometafase I

La membrana nuclear desaparece.  Un cinetocoro se forma por cada cromosoma, no uno por cada cromátida, y los cromosomas adosados a fibras del huso comienzan a moverse.

Metafase I

Bivalentes, cada uno compuesto de dos cromosomas (cuatro cromatidas) se alinean en el plato de metafase. La orientación es al azar, con cada homólogo paterno en un lado. Esto quiere decir que  hay un 50% de posibilidad de que las células hijas reciban el homólogo del padre o de la madre por cada cromosoma.

Anafase I

Los quiasmas se separan. Los cromosomas, cada uno con dos cromátidas, se mueven a polos opuestos. Cada una de las células hijas ahora es haploide (23 cromosomas), pero cada cromosoma tiene dos cromátidas.

Telofase I

Las envolturas nucleares se pueden reformar, o la célula puede comenzar rápidamente  meiosis II.

Citocinesis

Análoga a la mitosis dónde dos células hijas completas se forman. 

Diferencias entre mitosis y meiosis

Ambos procesos presentan grandes similitudes pero tambien diferencias importantes. en el caso de la mitosis.- es la division de una celula somatica (corporal o no sexual) en la que se obtiene como resultado 2 celulas hijas que posean las mismas funciones y el mismo material genetico que la celula original, por eso se dice que son identicas a la celula progenitora en la meiosis.- es la division celular en la que se forman los gametos o celulas sexuales, al concluir esta división (de hecho son 2 divisiones, la primera es una meiosis verdadera y la segunda es una pseudomitosis), son producidas 4 celulas hijas que tienen la mitad del material genético de la celula progenitora, es decir 1 cromosoma de cada par. 

Como datos curiosos cabe mencionar que la mitosis es común en todos los organismos vivientes (en bacterias la llamamos fisión binaria, por la ausencia de los husos acromaticoas, pero no importa mucho), todo organismo viviente sea unicelular o multicelular posee celulas que realizan mitosis. la meiosis es unica de los organismos multicelulares. (las bacterias no hacen meiosis y esta se realiza solo a partir de los protistas pluricelulares)