MITOSIS
La mitosis es el tipo de división del núcleo celular por el
cual se conservan los organelos y la información genética
contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las células hijas
resultantes de la mitosis. La mitosis es igualmente un
verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el
desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo. Este proceso tiene lugar por
medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera
continua, y que para facilitar su estudio han sido
separadas en varias etapas.
Esquema que muestra de manera resumida lo que ocurre durante
la mitosis.
El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de
la información hereditaria de la célula madre en cada
una de las dos células hijas. El genoma se
compone de una determinada cantidad de genes organizados
en cromosomas, hebras de ADN muy enrolladas que contienen la
información genética vital para la célula y el
organismo. Dado que cada célula debe contener completa la
información genética propia de su especie,
la célula madre debe hacer una copia de cada
cromosoma antes de la mitosis, de forma que las dos células hijas
reciban completa la información. Esto ocurre durante la fase S de la
interfase, el período que alterna con la mitosis en el ciclo
celular y en el que la célula entre otras cosas se prepara para
dividirse.2
Tras la duplicación del ADN, cada cromosoma consistira en dos
copias idénticas de la misma hebra de ADN,
llamadas cromatidas hermanas, unidasentre sí por una
región del cromosoma llamada centrómero.3 Cada
cromatida hermana no se considera en esa situación un cromosoma
en sí mismo, sino parte de un cromosoma que provisionalmente consta de
dos cromatidas.
En animales y plantas, pero no siempre
en hongos o protistas, la envoltura nuclear que separa el ADN
del citoplasma se desintegra, desapareciendo la frontera que separaba el
contenido nuclear del citoplasma.
Los cromosomas se ordenan en el plano ecuatorial de la
célula, perpendicular a un eje definido por un huso
acromatico. Éste es una estructura cito
esquelética compleja, de forma ahusada, constituido por fibras que
son filamentos de microtúbulos. Las fibras del huso dirigen el reparto de las cromatidas
hermanas, una vez producida su separación, hacia los extremos del huso. Por convenio
científico, a partir de este momento cada
cromatida hermana sí se considera un cromosoma completo, y
empezamos a hablar de cromosomas hermanos para referirnos a las
estructuras idénticas que hasta ese momento llamabamos
cromatidas. Como la célula se
alarga, las fibras del
huso «tiran» por el centrómero a los cromosomas hermanos
dirigiéndolos cada uno a uno de los polos de la célula. En las mitosis mas comunes, llamadas abiertas, la envoltura
nuclear se deshace al principio de la mitosis y se forman dos envolturas nuevas
sobre los dos grupos cromosómicos al acabar. En las mitosis
cerradas, que ocurren por ejemplo en levaduras, todo el reparto ocurre dentro del
núcleo, que finalmente se estrangula paraformar dos núcleos
separados.4
Se llama cariocinesis a la formación de los dos núcleos
con que concluye habitualmente la mitosis. Es posible, y ocurre en ciertos
casos, que el reparto mitótico se produzca sin cariocinesis (endomitosis)
dando lugar a un núcleo con el material
hereditario duplicado (doble número de cromosomas).
La mitosis se completa casi siempre con la llamada citocinesis o
división del
citoplasma. En las células animales la citocinesis se realiza por estrangulación:
la célula se va estrechando por el centro hasta que al
final se separa en dos. En las células de las plantas se
realiza por fabricación, es decir, las células hijas
“construyen” una nueva región de pared celular que
dividira la una de la otra dejando puentes de citoplasma (plasmodesmos).
Al final, la célula madre se parte por la mitad, dando lugar a dos
células hijas, cada una con una copia equivalente y completa del
genoma original.
Cabe señalar que las células procariotas experimentan un proceso similar a la mitosis llamado fisión
binaria. No se puede considerar que las células procariotas experimenten
mitosis, dado que carecen de núcleo y únicamente tienen un cromosoma sin centrómero.5
MEIOSIS
Meiosis es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glandulas sexuales para la
producción de gametos. Es un
proceso de división celular en el cual una célula
diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de
generar cuatro células haploides (n). En losorganismos con
reproducción sexual tiene importancia ya que es el mecanismo por el que
se producen
los óvulos y espermatozoides (gametos).1 Este
proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmaticas,
llamadas primera y segunda división meiótica o
simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas
comprenden profase, metafase, anafase y telofase.
Visión general de la meiosis. En la interfase se duplica el material genético.
En meiosis I los cromosomas homólogos se reparten en dos
células hijas, se produce el fenómeno de entrecruzamiento.
En meiosis II, al igual que en una mitosis, cada cromatida migra
hacia un polo. El resultado son 4
células hijas haploides (n).
Durante la meiosis los miembros de cada par homólogo
de cromosomas se emparejan durante la
profase, formando bivalentes. Durante esta fase se forma una
estructura proteica denominada complejo sinaptonémico, permitiendo
que se produzca la recombinación entre ambos cromosomas
homólogos. Posteriormente se produce una gran condensación
cromosómica y los bivalentes se sitúan en la placa ecuatorial durante la primera metafase, dando lugar a la
migración de cromosomas a cada uno de los polos durante la primera
anafase. Esta división reduccional es la responsable del mantenimiento del número cromosómico
característico de cada especie. En la meiosis II, las
cromatidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se
distribuyen entre los núcleos de las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S
(replicación delADN). La maduración de las células
hijas dara lugar a los gametos.
La meiosis fue descubierta y descrita por primera vez en 1876 por el conocido
biólogo aleman Oscar Hertwig (1849-1922), estudiando
los huevos del erizo
de mar.
Fue descrita otra vez en 1883, en el nivel de cromosomas, por
el zoólogo belga Edouard Van Beneden (1846-1910) en los huevos
de los gusanos parasitos Ascaris. En 1887
observó que en la primera división celular que llevaba a la
formación de un huevo, los cromosomas no se dividían en dos longitudinalmente
como en la división celular asexual, sino que cada par de cromosomas se
separaba para formar dos células, cada una de las cuales presentaba tan
solo la mitad del número usual de cromosomas. Posteriormente,
ambas células se dividían de nuevo según el proceso
asexual ordinario. Van Beneden denominó a este
proceso “meiosis”.
El significado de la meiosis para la reproducción y la herencia, sin
embargo, no se describió hasta 1890, cuando el biólogo
aleman August Weismann (1834-1914) observó que eran
necesarias dos divisiones celulares para transformar una célula diploide
en cuatro células haploides si debía mantenerse el número
de cromosomas. En 1911 el genetista estadounidense Thomas Hunt
Morgan (1866-1945) observó el sobrecruzamiento en la meiosis de la
mosca de la fruta, proporcionando así la primera interpretación
segura y verdadera sobre la meiosis.
FISION BINARIA O BIPARTICIÓN
La fisión binaria o bipartición es una forma
de reproducción asexual que se lleva a
caboenarqueobacterias, bacterias, levaduras de
fisión, algas unicelulares y protozoos. Consiste
en la división del
núcleo (cariocinesis), seguidas de la división del citoplasma (citocinesis), dando lugar a
dos células hijas idénticas.
La mayor parte de las bacterias se reproducen por bipartición, lo que
produce una tasa de crecimiento exponencial. Por ejemplo,
bajo condiciones óptimas, la bacteria Escherichia coli se
puede dividir una vez cada 20 minutos.
El ADN bacteriano tiene tasas
de mutación elevadas. De esta manera, la rapida
reproducción bacteriana da amplias oportunidades para que se produzcan
nuevas cepas capaces de desarrollar resistencia a
antibióticos y les ayuda a proliferar en una gran variedad de
ambientes.
La fisión binaria comienza con la replicación del ADN que en procariotas consta de una sola
molécula circular. Esta tiene lugar desde el origen
de replicación, que se abre formando una burbuja de replicación
que separa el ADN doble hebra. Este nuevo ADN se va a anclar a la membrana
plasmatica en los polos de la célula a través
de desmosomas.1
En el caso de E. coli antes de que ocurra la replicación, el
origen de replicación (OriC) se ubica en un polo de la bacteria. Luego
de finalizada la replicación de OriC, la secuencia migra hacia el
polo opuesto de la célula, continuando el proceso de replicación del resto del cromosoma. Los cromosomas así
ubicados en los polos celulares van a determinar la posición del plano
de división celular, asegurando que se dé en el ecuador de la
célula.La fisión binaria depende de la proteína FtsZ, la
cual es un GTPasa del citoesqueleto que forma filamentos similares a
los de tubulina. Estos filamentos forman un
anillo en el ecuador
de la célula y reclutan a las demas proteínas que van a
dar lugar a la división. Estas proteínas dirigen el crecimiento
de la pared celular y de la membrana plasmatica hacia el interior,
formando un septo que divide a la célula en dos en un proceso
llamado citocinesis.2 Otras proteínas que componen el anillo
del septo son la proteína FtsK que se encarga de coordinar la
separación de los cromosomas en la división celular,
también se han encontrado en E.
coli, hidrolasas de mureína que cumplen un importante
papel en la separación de las células hijas.1
Fisión binaria
La evolución de los organismos eucariotas y la creciente complejidad,
tamaño y número de sus cromosomas hizo que se desarrollaran
mecanismos mas elaborados para repartir el material génico en
partes iguales a las células hijas. Esto dio lugar al aparato mitótico que
en el caso de algunos eucariotas primitivos, como
el dinoflagelado Crypthecodinium cohnii se da una
situación intermedia. En este organismo ocurre
el anclaje de cromosomas a la membrana plasmatica, una membrana que
no se desintegra, microtúbulos del
huso que se mantienen fuera del
núcleo que donde presionan forman canales paralelos que dividen al
núcleo. Los cromosomas se dividen de forma igualitaria porque se anclan
en los polos opuestos de la membrana nuclear.2 de esta forma
