Reproducción Celular

Reproducción celular

Seguro has escuchado frases como “células muertas de la piel”, y ¡es cierto!, este órgano se renueva cada 20 o 30 días. La renovación y generación de células no compete sólo a la piel, sucede en todo el cuerpo. Si las células no se reprodujeran, los organismos no podrían vivir por mucho tiempo.

Afortunadamente, las células se reproducen: reponen las células muertas y generan nuevas que permitan el crecimiento, desarrollo y/o reproducción de organismos u órganos. Durante este proceso existe una regla muy importante: una célula sólo puede surgir de otra, es decir, la única forma posible de producirlas ocurre a través de la división de las ya existentes; por ello, todos los seres vivos somos producto de ciclos repetidos de esta reproducción celular que se remonta a los comienzos de la vida hace millones años.

Pero, ¿cómo sucede este proceso? Una célula se reproduce mediante una secuencia de acontecimientos conocidos como ciclo celular, el cual tiene ciertas singularidades dependiendo del organismo, pero siempre realiza una tarea fundamental: copiar y transmitir su información genética a la nueva generación de células.

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Esta historia se relaciona con la reproducción celular. Presiona las palabras marcadas y conoce más del proceso. Te recomendamos volver a leer el texto después de conocerlo, te dará una perspectiva más completa de lo acontecido.

312 años

2150

21 de febrero de 2150

No sabemos cómo surgió, pero está entre nosotros, tiene el ciclo celular procariótico más rápido que haya visto. Todos tenemos contacto con ella en cada respiro, es sin duda la bacteria patógena más asombrosa y peligrosa que he podido ver.

23 de febrero de 2150

En sólo dos días la velocidad reproductiva de la bacteria ha incrementado 10 veces. Aún no encontramos el antibiótico que al menos disminuya los síntomas que ocasiona, no hay ser humano que resista los intensos dolores.

10 de marzo de 2150

Me han aislado, al parecer una fuga en mi traje bastó para ser infectado. Los síntomas avanzan rápidamente, pronto mi piel comenzará a desprenderse. Seguimos sin encontrar una solución, es poca la gente sana, al parecer en un par de semanas la bacteria habrá acabado con todo. Sugiero no buscar más antibióticos y probar con la radiación para hacer mutar al patógeno. Protejan a los no infectados.

2270 - 2272

1 de enero de 2270

Seguimos dentro del domo, el aislamiento nos ha protegido de la radiación del año 2150 que debía eliminar a aquella bacteria. No existen niños en el planeta, en el año 2245 decidieron colocar en la ración diaria de comida un químico que altera nuestros cromosomas. Las mujeres notaron que no podían embarazarse, se reveló el motivo de nuestros líderes: anular nuestra capacidad reproductiva; argumentaron que era necesario para sobrevivir debido a las condiciones del refugio y la escasez de víveres.

12 de abril de 2270

Pese a sus intentos, los suministros dentro del domo se agotaron 30 años antes de lo esperado. Hoy una comisión ha salido del refugio en busca de alimento.

12 de mayo de 2270

Hoy salimos todos, se considera viable la repoblación del planeta, cuya inmensidad es asombrosa.

22 de octubre de 2272

Al parecer la radiación aún está en el ambiente, algo extraño pasó en nuestros cuerpos, en los animales y en las plantas. Diversas muestras de tejido, confirmaron que el ciclo celular eucariótico fue alterado.

Las investigaciones revelan que la interfase celular es muy breve, al igual que la división del núcleo. Nuestras células se dividen más rápido que antes y no saben cuándo parar de reproducirse, además ninguna parece morir.

30 de noviembre de 2272

Intentamos solucionar el problema celular con la introducción de nano-robots que alteraran la mitosis de las células, pero no funcionó, eran rechazados. Nuestras células siguen reproduciéndose de forma semejante al cáncer que, hace unos siglos, era una de las principales causas de muerte en el planeta.

Buscamos a los 22 miembros de la última generación que habían nacido de manera natural, sólo cinco mantenemos ciclos de reproducción celular normales, nos han denominado “vocales”. Seremos aislados con fines de experimentación para la supervivencia de la raza humana.

2292 - 2312

15 de agosto de 2292

Lo hemos intentado, pero los clones de los cinco “vocales” no logran reproducirse; su ciclo celular es acelerado pero, al menos, hay muerte celular. Además, mantienen aquella alteración genética adquirida por la comida que impide la reproducción sexual: carecen de meiosis, no importa si son hombres o mujeres. Probaremos con la reproducción asistida entre dos de los clones.

3 de diciembre de 2292

Cuatro “vocales” han fallecido, adquirieron la acelerada reproducción celular y la ausencia de muerte celular.

17 de septiembre de 2297

La información contenida en el DNA de los clones es incorrecta, tras la citocinesis de las células, somáticas o germinales, éstas mueren. No podemos reproducir a un organismo con la información de dos clones, tendremos que clonar al mismo sujeto.

20 de mayo de 2312

Tengo 60 años, soy el único no clon de la Tierra y parezco mucho más viejo de lo que soy, no creo que me quede mucho tiempo. Este mes ha nacido la tercera generación de clones, su ciclo celular sigue siendo acelerado. Han encontrado el problema, al parecer no funciona la regulación del ciclo celular.

2412 - 2462

14 de marzo de 2412

Todos somos iguales, llevamos 100 años así, por lo que han decidido parar la clonación. Buscan restablecer la reproducción sexual que tenían los hombres hace cientos de años y tener un ciclo vital como cualquiera de los seres vivos.

31 de octubre de 2462

Seguimos sin poder reproducirnos, pero nadie quiere ser clonado, el envejecimiento celular es más rápido que el de nuestros originales. Parece que la diversidad de las especies dentro del planeta continuará sin nosotros, la naturaleza nos rechaza.

Realiza la actividad final sobre reproducción celular

Ciclo celular procariótico

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Ciclo celular procariótico

Recordemos: todos los organismos procariontes son unicelulares, por lo tanto, cuando llevan a cabo la división celular significa que todo el organismo se está reproduciendo. Generalmente, durante su reproducción también denominada fisión binaria, no hay intercambio genético, por lo que se obtiene un nuevo organismo idéntico al parental.

Para que los procariontes entren al periodo de reproducción, necesitan señales externas que les indiquen que es momento de dividirse; las características de estas señales varían de especie a especie. El ciclo celular de los procariontes consta de tres periodos o fases: B, C y D.

Las imágenes corresponden a las fases de la reproducción celular procariota (fisión binaria), pero su representación está en desorden. Lee cada descripción y colócalas en la secuencia correcta.

Organismo procarionte

Periodo B

1. El ciclo celular inicia cuando el organismo procarionte recibe las señales de reproducción. A partir de ese momento la célula aumentará su tamaño. Durante esta fase todas las macromoléculas se multiplican: tanto la célula hija como la parental tendrán exactamente lo mismo. El periodo B puede volverse más corto e incluso, no aparecer en situaciones de estrés o de crecimiento exponencial de las poblaciones.
Periodo C

2. El DNA que contiene el material genético se replica y el citoplasma se elonga un poco más, los dos cromosomas resultantes se separan. En ocasiones, las células pueden empezar a dividirse incluso antes de que el DNA se haya terminado de replicar.
Periodo D. Fisión binaria o etapa de división

3. Al inicio los dos cromosomas duplicados se separan y alejan para asegurar que cada célula hija reciba un genoma completo.
4. Diversas proteínas específicas de la división celular se aglutinan en el lugar donde se llevará a cabo la división celular. En este lugar se forma un septo (tabique que divide) de proteínas y la membrana celular comienza a estrecharse: citocinesis.
5. Finalmente, una vez realizada la división, se regenera la pared celular de cada nuevo individuo. La célula madre se habrá dividido en dos células hijas completamente iguales.

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¡Bien! Como ves, el ciclo celular procariótico consta de crecimiento y duplicación de DNA, seguido por la fisión binaria y citocinesis. El resultado son dos células hijas.

REGRESO A LA HISTORIA

Cromosoma

¿Sabes cómo se encuentra tu información genética en la célula? ¿Cómo es posible transmitir esta larga cadena de genes? El ácido desoxirribonucleico o DNA es una molécula constituida por dos largas cadenas de nucleótidos. Actúa como el depósito de la información genética de la célula que se transmite de generación en generación. Comienza a cobrar sentido por qué es de vital importancia la segregación del DNA, es decir, su replicación y división durante la división celular.

Las cadenas de DNA se encuentran dispuestas por todo el núcleo. Imagina que en un pequeño recipiente tienes muchos hilos largos que están enredados. Resultaría complicado tomar uno para dividirlo, pero si estuvieran en un carrete todo sería más sencillo. Lo mismo sucede en el núcleo: cuando llega el momento de dividir el DNA, éste se condensa, enroscándose alrededor de proteínas llamadas histonas. Un núcleo de ocho moléculas de histona forma un nucleosoma. Los neuclosomas se empaquetan en espiral para lograr condensar todo el DNA en fibras de cromatina, que a su vez se enrollará formando bucles que se empaquetarán en una especie de “barra” muy compacta llamada cromosoma (del griego chromo-color y soma-cuerpo o elemento), que tienen una forma parecida a una X muy gordita; ésta solo puede observarse durante la división celular.

Consideremos una célula humana que, con excepción de las células germinales y las muy especializadas carentes de DNA, contiene 46 cromosomas que se encuentran en pares: hay dos copias idénticas de cada cromosoma (homólogos) que se aparean en la célula al compartir el mismo tamaño, forma, información y disposición genética. Cada par contiene un cromosoma aportado por la parte femenina y otro por la masculina. En nuestro caso, hay 22 pares de cromosomas autosómicos y si haces cuentas, nos falta un par: se trata de los cromosomas sexuales que serán diferentes en tamaño y composición en los varones (XY), pero iguales en la mujer (XX).

Cariotipo. Conjunto de cromosomas de una célula, individuo o especie. Se arreglan en pares de cromosomas homólogos y clasifican siguiendo ciertas características.

Dentro de los cromosomas encontramos a los genes, que son secuencias de DNA que contienen la información para una determinada característica o función. En otras palabras, un gen es la unidad de almacenamiento de la información genética y los cromosomas son su medio de transporte.

Ahora veamos la estructura del cromosoma. Lee con atención y coloca en el esquema el nombre que corresponde a cada parte.

Locus

Es el lugar donde se encuentra un gen específico. Cada cromosoma puede poseer muchos loci (plural de locus).
Telómeros

Es una secuencia repetitiva de nucleótidos ubicada al final de cada cromátida. Su función es proteger a los cromosomas de la deterioración causada por el tiempo o por fusiones que puedan ocurrir con otros cromosomas. Con cada replicación del DNA, una parte de los telómeros se pierde.
Centrómero

Es el lugar donde se unen las cromátidas hermanas, estrechando una región del cromosoma.

Cromátida

El cromosoma está formado por dos copias de DNA, cada copia forma una cromátida. La unión de ambas, da la forma de "X" al cromosoma.
Cromátidas hermanas

Las cromátidas que conforman el cromosoma y contienen la misma información genética.
Cinetócoro

Se desarrolla en la región del centrómero durante la profase, una en cada cromátida. Estas estructuras permiten el movimiento de los cromosomas durante la división celular.

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¡Listo! El cromosoma juega un papel muy importante en la división celular al contener el DNA, recuerda muy bien sus elementos.

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Ciclo celular eucariótico

Muchos de los organismos eucariontes, como los seres humanos y las plantas, se originan a partir de una única célula: el óvulo fecundado, resultado de la unión de células sexuales (gametos) que provienen de un organismo parental femenino y otro masculino, los cuales proveerán de un material genético al nuevo organismo. Esta célula producto de la fecundación se replicará en los individuos pluricelulares; por ejemplo, un ser humano adulto tiene millones de células que se especializan en diferentes funciones, pero todas son el resultado de aquella primera.

Al igual que en los procariontes, la división de células eucariontes implica señales de reproducción, duplicación del DNA y otros elementos de la célula, división nuclear (mitosis o meiosis) y del citoplasma.

REGRESO A LA HISTORIA

Interfase celular

Cuando la célula eucarionte recibe una señal reproductiva (factores de crecimiento u hormonas) inicia el ciclo celular eucarionte.

Dicho proceso se divide en cuatro fases, pero son dos los acontecimientos más notables: la mitosis (división nuclear) y la citocinesis (división de la célula en dos), los cuales en conjunto constituyen la fase M del ciclo celular, que en un mamífero puede durar una hora (dependiendo del tipo celular). El periodo entre una y otra fase M se denomina interfase.

La interfase, vista desde el microscopio, puede dar la impresión de ser un simple aumento de tamaño de la célula, sin embargo ocupa la mayor parte del ciclo celular (más del 90%) y está constituida por tres fases activas. Presiónalas y conoce más de ellas.

Fase G₂

La célula se prepara para la división celular, por lo tanto, se efectúa la síntesis de todos los elementos necesarios para este proceso. Al final de esta fase, los centrosomas se han movido hacia extremos opuestos de la envoltura nuclear, dicha orientación determinará el plano en el cual se dividirá la célula.

Fase M

En ella encontraremos la división nuclear y citoplasmática.

Fase G₁

La célula crece, adquiere los nutrientes necesarios y sintetiza las hormonas o proteínas que podría necesitar. La duración de esta etapa es muy variable: hay células, como las embrionarias, que no la presentan; en cambio, otras pueden permanecer semanas o años en esta etapa (la célula está en reposo o en fase G₀) y necesitará de señales químicas que le digan que puede reingresar a la fase G₁.

Fase S

Se lleva a cabo la replicación del DNA, lo que da como resultado dos cromátidas hermanas unidas. Además, los dos centriolos que conforman el centrosoma (centro organizador de microtúbulos) se separan y duplican, estos serán los responsables de formar el huso que permite el movimiento de los cromosomas durante la fase M.

La imagen que te mostramos constituye el ciclo celular mitótico que contiene la división nuclear por mitosis; ésta se lleva a cabo en células somáticas. Pero, además, en los organismos que tienen reproducción sexual, se da otro tipo de división celular: la meiótica, ya que su núcleo se divide por meiosis, produciendo células germinales o gametos, pero esto solo ocurre en las células que dan lugar a los espermatozoides y a los óvulos. Estas células también tienen una etapa de interfase, pero no en forma de ciclo, pues, una vez terminada la interfase y la división de la célula, éstas estarán listas para participar en la fecundación y formar un organismo nuevo o morir.

REGRESO A LA HISTORIA

División del núcleo

Las células eucariontes pueden experimentar dos tipos de división celular: mitótica o meiótica. La diferencia radica en la división nuclear que sufren, mitosis o meiosis respectivamente.

La división celular mitótica ocurre en todos los tipos de organismos eucariontes, es un mecanismo de reproducción asexual de las células. Es esencial para el desarrollo y crecimiento de un organismo pluricelular, tras la fecundación, y también para la reparación de sus tejidos a través de la sustitución de las células.

La reproducción sexual en los organismos eucariontes es posible gracias a la división celular meiótica. En los mamíferos se lleva a cabo en los ovarios y en los testículos, con lo cual se forman los gametos. Además, a diferencia de la división mitótica, cuyo resultado son células idénticas, la meiótica da como resultado células genéticamente distintas.

REGRESO A LA HISTORIA

Mitosis

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Mitosis

Justo ahora, al menos una de las células de tu piel se está reproduciendo por medio de la división celular mitótica, cuya característica principal es la división nuclear por mitosis. El resultado será una célula con dos núcleos iguales. Después, seguirá la división citoplasmática llamada citocinesis, que partirá a la célula. Tendremos dos células idénticas, cada una con un solo núcleo. Para su estudio, la mitosis se divide en profase, metafase, anafase y telofase, sin embargo todo es un proceso continuo. Revisemos con detalle la división del núcleo por mitosis.

Profase temprana
Profase tardía prometafase
Metafase
Anafase
Telofase

La cromatina se condensa para formar a los cromosomas; posteriormente, la proteína que mantuvo unidas a las cromátidas hermanas en un inicio, desaparece casi por completo, con excepción de la zona del centrómero, por lo que cada cromátida puede ser identificada y los cromosomas permanecen unidos, con su forma característica.

En este periodo se desarrollan alrededor del centrómero dos cinetocoros, uno para cada cromátida. Finalmente, la envoltura nuclear y el nucléolo se desintegran, permitiendo que el huso mitótico invada toda la región nuclear. El huso mitótico está formado por una serie de microtúbulos que van del centrosoma (recuerda que éstos se fueron hacia los polos durante la interfase) al centro de la célula. Está formado por dos tipos de microtúbulos:

Microtúbulos polares: salen del centrosoma hacia el centro de la célula y son los encargados de empujar a los polos de huso en direcciones opuestas.

Microtúbulos del cinetocoro: se forman después de los polares y se unen a los cinetocoros del cromosoma, serán los encargados de jalar a cada cromátida en direcciones opuestas.

El proceso es un poco distinto en la célula vegetal.

Los cromosomas comenzarán a moverse hacia delante y hacia atrás para lograr alinearse en el centro de la célula, formando lo que se conoce como placa ecuatorial. Al llegar a la placa ecuatorial se dice que la célula está en metafase. En este punto, cada cromátida está conectada a un polo por medio de los microtúbulos y su cinetocoro.

La separación simultánea de cada cromátida hacia extremos opuestos del huso marca el fin de la metafase y el inicio de la anafase; el proceso se logra gracias a que la cohesina, que mantenía unidas a las cromátidas por el centrómero, se desintegra con ayuda de la enzima separasa.

Los cromosomas comenzarán a moverse: los microtúbulos polares crecen, lo que aumenta la distancia entre los polos al necesitar más espacio; a través del cinetocoro, cada cromátida se desplaza a lo largo del huso hacia los polos; asimismo, los microtúbulos del cinetocoro se van acortando hacia los polos. Todo esto favorece que las cromátidas hermanas se separen en direcciones opuestas.

En el momento en que los cromosomas dejan de moverse y se encuentran en polos opuestos, se dice que la célula está en telofase. Es ahora cuando los cromosomas dejan de condensarse y vuelven a adquirir el aspecto difuso de la cromatina (como en la interfase); asimismo el núcleo y nucléolo se integran, para generar una enorme célula con dos núcleos. En muchas ocasiones la citocinesis ocurre durante esta etapa.

En cada fase de la mitosis ocurren ciertos eventos, márcalos; sólo dos son incorrectos en cada caso.

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Cuidado, no te adelantes, eso sucede en la anafase. Aquí siguen unidas en el centrómero.

Apenas iniciamos, primero se necesitan desintegrar para poder continuar.

Antes de irse a los polos, deben llegar al ecuador, si no la célula saldría defectuosa.

Te adelantaste un poquito, pero ya casi pasamos a esa fase.

¡Hey! Eso ya pasó en la profase, además la cromatina sigue condensada.

¡Alto! Aún se necesitan mantener condensadas. Espera a llegar a la telofase.

Estamos a punto de terminar, ya no es necesario que los cromosomas estén en la placa ecuatorial, eso pasó en la metafase.

No te confundas, aquí la cromatina se descondensa.

¡Empezaste bien!

¡Metafase lista!

Falta muy poco para completar la división.

Nuestra célula se dividirá en dos a través de la citocinesis, las células hijas entrarán en interfase y, posiblemente, el ciclo continuará.

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Cáncer

La Isla de la maldad
Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIB-UNAM)
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Las células son los elementos estructurales que componen a los organismos multicelulares, pues la mayoría de ellas conforman tejidos, que necesitan mantenimiento y renovación continua: las células mueren y deben ser reemplazadas por otras nuevas. Una célula debe dividirse cuando se necesitan células nuevas de ese tipo específico y evitar hacerlo si es innecesario, vivir el tiempo apropiado, autodestruirse cuando se requiera, además de mantener su especialización y lugar de acuerdo con su naturaleza.

Pero, ¿qué sucedería si de pronto las células no se reprodujeran de forma controlada? Pese a los mecanismos precisos de la reproducción celular mitótica, en ocasiones pueden presentarse errores en los puntos de control del ciclo celular, lo que estimula la división celular descontrolada, y genera grandes alteraciones provocando lo que conocemos como cáncer.

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Autor: Heriberto Abraham Valencia González

La imagen representa una isla de células troncales cancerosas. Proviene de la muestra de un tumor de una paciente con cáncer cervicouterino que no ha respondido satisfactoriamente al tratamiento. Las células cancerosas se pintan de café al tener una proteína única en su constitución denominada Sox2 que no está presente en las células normales que rodean a la isla.

Se ha denominado la isla de la maldad porque, si una sola de estas células sobrevive a un tratamiento contra el cáncer, será capaz de volver a generar todo el tumor y posiblemente con mayor agresividad. Su identificación permite a los médicos saber si la paciente no responderá a sus tratamientos, si es necesario intensificar las dosis de los fármacos o la radiación.

Si una célula rompe su reglamento, puede que no cause afectaciones; pero si la falla se debe a una alteración genética que le permite hacer todo lo que no debe, sus hijas derivadas de la mitosis tendrán el mismo comportamiento antisocial en el organismo y las generaciones siguientes compartirán esta genética devastadora.

Las células cancerosas se definen por dos propiedades heredables:

Proliferan en contra de las limitaciones normales.
Invaden y colonizan espacios reservados para otras células.

La combinación de ambas características puede llegar a ser mortal. Las células que sólo tienen la alteración 1 proliferarán en demasía, pero quedarán agrupadas: formarán un tumor, que se dice benigno, pues se soluciona con una cirugía para extirparlo; sin embargo, si ese tumor invade otros tejidos, entonces se considera maligno, ya que es capaz de ingresar en el torrente sanguíneo o a los vasos linfáticos y formar tumores secundarios en otras partes del cuerpo: metástasis.

REGRESO A LA HISTORIA

Meiosis

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Meiosis

Muchos organismos eucariontes se reproducen de forma sexual, por lo que es necesaria la presencia de células sexuales o germinales; éstas se generan a través de la división meiótica que incluye la meiosis, es decir, la producción de núcleos haploides (n) (cromosomas no apareados), a partir de núcleos progenitores diploides (2n) (cromosomas apareados).

En la división celular meiótica el DNA se replica solamente una vez; pero el núcleo, junto con la célula, se divide dos veces: obtendremos cuatro células genéticamente diferentes. Si conoces la mitosis notarás ciertas similitudes, pues la meiosis evolucionó a partir de aquella. ¿Muchos términos? Veamos el proceso de meiosis paso a paso:

Para su estudio, la meiosis se divide en meiosis I y meiosis II.

Meiosis I: Los cromosomas homólogos se aparean (entrecruzamiento) y se reduce el número cromosómico

Profase temprana I
Profase tardía prometafase I
Metafase I
Anafase I
Telofase I

La cromatina se condensa para formar a los cromosomas; a continuación, los cromosomas homólogos (uno materno y otro paterno) se aparean adhiriéndose en toda su longitud en un proceso llamado sinapsis. Las cuatro cromátidas, dos de cada cromosoma forman una tétrada.

Las tétradas se unen en zonas específicas designadas como quiasmas; es aquí donde se lleva a cabo el intercambio genético entre cromátidas no hermanas, es decir, el entrecruzamiento o recombinación.

Simultáneamente, se desintegra la envoltura nuclear y el nucléolo, lo que permite que se forme el huso y que los microtúbulos se unan a los cinetocoros de los cromosomas. En esta ocasión, los cinetocoros de un mismo cromosoma se unirán al mismo polo del huso, para separar a los cromosomas homólogos.

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Entrecruzamiento

La meiosis es parte fundamental de la diversidad genética por el hecho de combinar las características de dos organismos, pero hay un mecanismo que contribuye en mayor medida: el entrecruzamiento que sucede durante la profase I. Veamos de qué trata.

Este proceso requiere la formación de toda una maquinaria que ha sido denominada complejo sinaptonémico, el cual permite que los dos cromosomas homólogos se mantengan unidos, frente a frente y alineados, lo que facilita el entrecruzamiento o intercambio genético.

Al finalizar la profase, este complejo se desintegra, pero algunas zonas de las cromátidas no hermanas quedan unidas en regiones que han sido llamadas quiasmas. El quiasma es el lugar físico donde las dos cromátidas no hermanas se unen, para intercambiar material genético. Se podría decir, que una parte de un cromosoma se une a la de otro e intercambian información. A este proceso es lo que se conoce como entrecruzamiento o recombinación, ya que la información genética de los cromosomas se combina. El número de quiasmas varía en cada par de homólogos.

Los cromosomas homólogos se mueven hacia adelante y atrás hasta llegar a la placa ecuatorial (metafase I). En este momento, los cromosomas homólogos siguen unidos en las regiones del quiasma. La continuación de esta unión asegura que cada uno de los cromosomas homólogos se separe hacia polos opuestos. Es totalmente azaroso hacia qué polo se va cada cromosoma homólogo (paterno y materno).

El quiasma entre homólogos se deshace y cada cromosoma, con sus dos cromátidas hermanas, es llevado hacia un polo de la célula. Al final, cada polo contendrá un miembro de cada cromosoma homólogo: se forman dos grupos haploides (n).

La envoltura nuclear y el nucléolo son regenerados; posteriormente sucede la intercinesis, que es semejante a una interfase. Durante este proceso los cromosomas no se condensan, ni se replican. En algunos casos, puede no presentarse la telofase I, dependiendo de la especie, por lo que los cromosomas pasarán directamente a la meiosis II.

Meiosis II: Es muy similar a una mitosis y está formada por las mismas etapas o fases:

Profase II
Metafase II
Anafase II
Telofase II

El huso se vuelve a formar y los cromosomas se unen a los microtúbulos. Los cinetocoros de cada cromátida se enlazan con polos opuestos.

Los cromosomas migran a la placa ecuatorial.

Las cromátidas hermanas se separan y deslizan a polos opuestos.

El núcleo y nucléolo de cada célula se integran y las cromátidas dejan de condensarse, se forma la cromatina. Finalmente se lleva a cabo la citocinesis.

La meiosis lleva a cabo ciertos eventos que conocemos como fases, acomoda en orden las descripciones de estos. Apóyate en las imágenes.

Profase I

abajo

Metafase I

arriba abajo

Anafase I

arriba abajo

Telofase I

arriba abajo

Profase II

arriba abajo

Metafase II

arriba abajo

Anafase II

arriba abajo

Telofase II

arriba

Los cromosomas se condensan y los homólogos se aparean: ocurre la recombinación genética en los quiasmas. La envoltura nuclear y el nucléolo se desintegran y cada cromosoma se une a los microtúbulos del huso.

Los pares de cromosomas homólogos se alinean en el ecuador de la célula, manteniendo la unión en el quiasma; además se asegura que cada cromosoma esté unido, a través del cinetocoro, hacia polos distintos de la célula.

La unión entre cromosomas homólogos se termina y cada cromosoma, con sus dos cromátidas, se mueve hacia polos opuestos. Cada nueva célula tendrá un juego de cromosomas, es haploide.

La célula puede pasar a la intercinesis, donde la envoltura nuclear y nucléolo son regenerados y los cromosomas dejan de condensarse, pero no se replican; en algunas especies pasa directamente a la profase II.

Los cromosomas se condensan y el núcleo y nucléolo se desintegran. Los cinetocoros de cada cromátida se unen a los microtúbulos de polos opuestos.

Los cromosomas se acomodan en la placa ecuatorial y se asegura que cada cromátida esté conectada a polos opuestos.

Las cromátidas se separan y son llevadas a polos opuestos de la célula.

El núcleo y nucléolo de cada célula se reintegran, las cromátidas dejan de condensarse y adquieren un aspecto difuso. Finalmente se lleva a cabo la citocinesis, donde se forman cuatro células genéticamente diferentes.

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¡Listo! Recuerda que la meiosis permite:

Reducir el número de cromosomas de diploides a haploides. Imagina que no sucediera, cada generación aumentaría su número de cromosomas.
Asegurar que cada una de las células resultantes tenga un número haploide de cromosomas.
Promover la diversidad genética.

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Citocinesis

X

Citocinesis

Tras la división nuclear de la célula, ya sea por mitosis o meiosis, lo que se tendrá es una enorme célula con dos núcleos, pero no puede quedarse así, se requiere la citocinesis: el citoplasma se dividirá en dos y, por lo tanto, se formarán dos células, cada una con su núcleo y material genético.

Todos los tipos celulares tienen citocinesis aunque es diferente entre células animales y vegetales, debido a que las segundas poseen una pared celular.

Animal

El citoplasma se divide por el estrangulamiento causado por un anillo contráctil que se encuentra por debajo de la membrana plasmática y está compuesto por un microfilamento de actina y miosina. Este anillo se comienza a formar al final de la anafase, pero actúa hasta que la división nuclear ha concluido.

Vegetal

Cuando el huso se degrada, la nueva pared comienza a formarse a la mitad de la célula, donde se encontraba la placa ecuatorial. En esta zona se desarrolla el fragmoplasto, que es una estructura compuesta de microtúbulos de actina y que dirige la formación de la placa celular. Éste se desintegrará en la zona donde se fusionen las vesículas membranosas secretadas por el aparato de Golgi, las cuales generarán la placa celular. Dicha placa se extenderá hacia afuera hasta alcanzar la membrana y pared original: dividirá la célula en dos.

REGRESO A LA HISTORIA

Clonación

¿Qué piensas cuando te dicen clon? ¿Star Wars, piratería, ovejas, ciencia, películas, seres igualitos? Nosotros te hablaremos del tema biológicamente. Un clon (del gr. Klon, brote o retoño) es un conjunto de células o una población de individuos que se origina de una sola célula o individuo al que son genéticamente idénticos.

Hoy en día la palabra clonación puede hacernos imaginar procesos complejos, que sólo atañen a los científicos o biotecnólogos; sin embargo, es un fenómeno natural que existe desde que la vida comenzó. La reproducción clonal la llevan a cabo todas las bacterias, algunos protoctistas, plantas y animales, siendo el medio por el que se producen individuos genéticamente iguales, pues no hay reproducción sexual, es decir, intercambio de material genético.

Un claro ejemplo de clonación se da en las plantas a través de la multiplicación vegetativa: una parte de la planta (tallos, rizomas, cladodios) da origen a un organismo completamente nuevo o por medio de embriones (semillas) que no fueron fecundados. Hoy en día el hombre hace uso de la clonación en un sin fin de cultivos vegetales, por ejemplo el plátano:

Musa acuminata

Verás, el ancestro del plátano (Musa acuminata) es originario del sudeste asiático y es una fruta dañina e incluso mortal al ser ingerida por el ser humano, pero a través de hibridaciones, se domesticó para dar lugar a la fruta que hoy conocemos. Si te has fijado, el plátano común carece de semillas, sin embargo las plantas tienen la capacidad de dar lugar a una nueva planta a través de los brotes laterales, es decir, se reproducen por clonación. Existen muchas variedades de plátanos, debido a mutaciones somáticas que suceden en las células que generan estos brotes.

No obstante, el tema de la clonación comenzó a cobrar mayor relevancia en 1996 con Dolly, el primer mamífero que fue clonado. Los científicos Campbell y Wilmet extrajeron el núcleo de una célula somática adulta de una oveja y lo introdujeron en el óvulo de otra, al que le habían extraído el núcleo previamente (transferencia del núcleo de la célula somática) e indujeron la división celular. Así, Dolly compartía todo el DNA nuclear de la célula somática, pero el DNA de sus mitocondrias provenía del óvulo de la otra oveja. A pesar de que Dolly no dio el resultado deseado, abrió la puerta a nuevas líneas de trabajo, como:

La clonación terapeútica. Células madres embrionarias, es decir, que aún no se diferencian, podrían llegar a formar un tejido u órgano para reemplazar a uno enfermo.

Abastecimiento de alimentos. Producción en masa de alimentos clonados para alimentar a la creciente población humana.

Recuperación de especies en peligro de extinción. Antes de que pienses en dinosaurios, debes saber que esto no es posible, pues no se ha encontrado una cadena de DNA útil y un organismo muy cercano a esta especie para usar sus óvulos. Sólo se puede pensar en clonar especies que se encuentran en peligro de extinción o aquellas que se han perdido en tiempos recientes.

Oveja Dolly

Todo este tema es muy interesante, pero también es la llave de grandes dilemas éticos, de ellos el más importante es: ¿la clonación es buena o es mala? Lo que tenemos claro es que la reproducción sexual y el intercambio genético es lo que ha creado la gran diversidad y sobrevivencia de muchas especies que habitan hoy el planeta, algo que no puede reemplazar la clonación.

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Regulación del ciclo celular

El proceso de división celular es muy preciso, una célula no puede estar defectuosa en nuestro organismo, es como si al motor de un coche le colocaran una de sus piezas mal y… ¿si fueran varias piezas, qué crees que ocurriría?, ¿podría funcionar bien el coche?

Afortunadamente, para prevenir errores en el ciclo celular, existe un proceso de regulación que podría semejarse a una entrevista de trabajo: si cumple con los requisitos podrá pasar los filtros hasta llegar al puesto, en este caso: ser una célula hecha y derecha, capaz de reproducirse.

La regulación del ciclo celular comprende el control de la fabricación de nuevos componentes para la célula en crecimiento, el transporte de éstos a los lugares precisos y su separación en el momento correcto. De esta manera, el sistema de control del ciclo celular, activa o desactiva los diferentes mecanismos para garantizar que los procesos claves se lleven a cabo en la secuencia y de manera adecuada. Cuando hay daño, buscará repararlo, de no corregirse iniciará la apoptosis (muerte celular programada).

Todo este proceso se realiza mediante la activación e inhibición de proteínas indispensables durante las distintas fases del ciclo: las que permiten el progreso del ciclo como los complejos Cdk-ciclinas y aquellas que lo inhiben, frenos moleculares.

Hay cuatro puntos de control en la célula, ya sea para continuar o detener las distintas fases del ciclo celular: uno de restricción y tres más de control. Presiónalos y conoce acerca de ellos.

Punto de restricción R

Este sucede casi al final de la fase G₁ de la interfase. Revisa si la célula debe o no dividirse. Cuando debe hacerlo, se inactiva una proteína conocida como RB (retinoblastoma), que normalmente inhibe el ciclo celular, de esta forma la célula continúa su ciclo, avanzando de G₁ a S.

Primer punto de control

Se encuentra justo después del punto de restricción, en la fase G₁. Durante éste se revisa que el medio externo mande las señales para continuar con el ciclo, la célula crece lo suficiente en tanto el DNA se encuentra intacto.

Segundo punto de control

Se encuentra al final de la fase G₂. Se revisa que el material genético esté replicado completamente, sin errores y que el medio extracelular sea favorable para continuar con el proceso.

Tercer punto de control

Lo encontramos en la fase M, entre la metafase y la anafase. Revisa que todos los cromosomas se hayan unido al huso. En caso de que algún cinetocoro no se encuentre correctamente unido a su huso, evita que las cromátidas se separen, es decir, la célula no entra en anafase.

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Meiosis y gametogénesis

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Meiosis y gametogénesis

En nuestra sociedad, siempre se ha buscado la equidad entre hombres y mujeres; sin embargo, cuando se trata de los aspectos biológicos, habrá que aceptar que existen particularidades que nos hacen muy diferentes, un ejemplo claro de esto es la meiosis.

El proceso de meiosis ocurre en células de la línea germinal, es decir, en aquellas que dan lugar a los gametos mediante la gametogénesis, donde el proceso es bastante distinto en hombres y mujeres.

Espermatozoides

Pequeños (60 micrómetros).

No tienen reservas nutritivas.

Se mueven por medio de un flagelo.

Se producen cuatro
de cada célula germinal.

Se forman en los testículos.

Número ilimitado.

Óvulos

Grandes (150 micrómetros).

Poseen vitelo, que es una capa nutritiva.

Son inmóviles.

Se produce un óvulo y tres cuerpos
polares de cada célula germinal.

Se desarrollan en los ovarios.

Número limitado.

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Envejecimiento celular

Hoy eres más viejo que ayer, que hace un mes y mucho más que hace cinco años. El envejecimiento sucede por una serie de modificaciones morfológicas y fisiológicas que ocurren con el paso del tiempo, probablemente se debe a la acumulación de daños moleculares. Estos cambios provocan que las células no funcionen de manera adecuada y los órganos comiencen a deteriorarse, pero ¿de dónde procede ese deterioro?

Todas las células del cuerpo de un ser vivo, con excepción de las germinales, se dividen por mitosis hasta 50 veces durante su vida. Esto se debe a que en el extremo de los cromosomas se encuentra una secuencia repetitiva y sin información genética (telómeros) que se irá perdiendo durante la replicación del DNA, en la fase S de cada ciclo celular.

Muerte Celular programada
Instituto de Investigaciones Biomédicas (IIB-UNAM)
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La función de los telómeros es proteger a los cromosomas contra la degradación y unir los extremos de sus cromátidas. Así, al perder una parte en cada ciclo, impide que con el paso de los años cumplan su función y, posiblemente, ocasione errores en la segregación de los cromosomas, anomalías genéticas u otras mutaciones, que podrían afectar el funcionamiento de la célula, en consecuencia, de órganos y tejidos. Todo esto provoca que las células dejen de ser viables y entren en un proceso de muerte celular programada, conocida como la apoptosis.

Evolutivamente se cree que la senescencia celular surge como un proceso para prevenir la formación de tumores y, de esta manera, garantizar la supervivencia de la especie. Además, las fallas que presentan las células senescentes (viejas) también se han asociado a los procesos de envejecimiento de los organismos, junto con los problemas a nivel celular, por ello se cree que este proceso puede dar inicio o promover ciertas enfermedades asociadas con la vejez.

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Autor: Berenice Martínez Cuatepotzo

La muerte celular programada (apoptosis) es un proceso llevado a cabo por las células cuando reciben señales de daño o final de vida. Se caracteriza por la formación de protuberancias parecidas a burbujas, como se observa en la imagen; además, muchas proteínas salen de su localización original, por ello se ve altamente teñida la microscopia (en rojo se detectaron filamentos de actina y en verde una proteína de la familia de las GTPasas).

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Diversidad de la especie

Estar vivo es algo increíble, ¿no me crees? Sólo recuerda: hace muchísimos millones de años, existieron ciertas reacciones químicas en el agua que cubría todo nuestro planeta y surgió la primera célula procariota. Aquella célula se dividió por mitosis una vez, dos veces y así sucesivamente. Pronto, las células sufrieron mutaciones y dejaron de ser idénticas, algunas comenzaron a diferenciarse y otras decidieron juntarse para crear nuevos seres multicelulares y luego pluricelulares. Las células de los nuevos organismos continuaron mutando y algunas de ellas fueron exitosas en el ambiente cambiante, lo que llevó a un poco de evolución. En algún punto, ciertos organismos decidieron salir a la tierra: plantas, animales, microorganismos y otros más decidieron volver; poco a poco todo el planeta estuvo poblado, mientras la célula continuó trabajando hasta llegar al momento actual.

Pero ¿cómo pasó todo esto? La mayor diversidad es provocada por la reproducción sexual, pues se produce por la fusión de dos células: madre y padre. Esto significa la unión de dos genomas distintos, lo cual genera la variabilidad genética entre los organismos, factor indispensable para la adaptación y evolución de las especies, sobre todo cuando nuestro planeta se encuentra en continuo cambio.

Ahora sabes que todos los organismos provienen de una misma célula, tu DNA contiene información de hace millones de años, que, además, compartes con un conejo, una bacteria o una margarita. ¿Te imaginas todo lo que ha tenido que pasar el DNA dentro de las células y cuántas veces se han dividido éstas? ¿Qué hubiera sucedido sin esta partición? ¿Qué hubiera ocurrido sin la meiosis?

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Actividad final

Indica para cada uno de los enunciados si corresponde a división celular mitótica o división celular meiótica.

Ver esquema comparativo

División celular mitótica

División celular meiótica

Ocurre en las células somáticas.

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Sucede en las células germinales.

Genera células somáticas: piel, hueso, musculares, células del sistema nervioso.

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Produce gametos.

El proceso sólo tiene una división.

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El proceso tiene dos divisiones.

El número de cromosomas en la célula madre es diploide (2n).

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La cantidad de cromosomas en la célula madre es diploide (2n).

El número de cromosomas en las células hijas es diploide (2n).

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La cifra de cromosomas en las células hijas es haploide (2n).

Durante la anafase sólo se separan las cromátidas hermanas.

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Durante la anafase I se separan los cromosomas homólogos y, en la anafase II, las cromátidas hermanas.

No hay entrecruzamiento, no hay recombinación genética entre cromosomas homólogos.

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Hay recombinación genética entre cromosomas homólogos, hay entrecruzamiento.

Se obtienen dos células hijas diploides genéticamente idénticas.

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Se obtienen cuatro células hijas haploides genéticamente distintas.

Finalidad de esta división:

Crecimiento y renovación de tejidos.
Mantener la vida de los organismos.
Reproducción asexual.

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Finalidad de esta división:

Continuidad de las especies.
Generar variabilidad genética.
Reproducción sexual.

Recuerda que la meiosis tiene la función de formar gametos, por lo tanto se genera en las células que les dan origen.

Recuerda que la mitosis se produce en todas las células del cuerpo, con excepción de las germinales.

Reflexiona, la meiosis formará las células involucradas en la reproducción sexual: óvulos y espermatozoides.

Estás algo confundido, la mitosis ocurre en las células de todo el cuerpo, en particular en las denominadas somáticas.

¿Recuerdas cuántas células se forman al final de la meiosis? Cuatro, por lo que es necesaria otra división meiótica.

El resultado de la mitosis son dos células hijas, por lo tanto sólo se realiza una división.

Recuerda que uno de los propósitos de la meiosis es reducir el número de cromosomas.

Fíjate bien, en la mitosis el resultado son células hijas idénticas a la madre.

Ten cuidado. En la meiosis ocurren dos divisiones: en la primera, se reduce el número de cromosomas y en la segunda sucede lo mismo que en una mitosis.

Durante la mitosis, se duplica la información para que cada célula hija reciba la misma información que tenía la madre.

Acuérdate que uno de los propósitos de esta división es la recombinación genética.

¿Lo has olvidado? En la mitosis, las células hijas son idénticas a la madre, por lo tanto no hay recombinación.

La meiosis forma gametos y genera variabilidad genética, ya que sus células hijas son diferentes a la madre.

Recuerda que la mitosis es como una clonación: las células hijas son iguales a la madre.

Recuerda que la meiosis es la responsable de crear los gametos, a través de los cuales hay intercambio de información genética.

Piénsalo bien, la mitosis ayuda a regenerar células y tejidos, así como al crecimiento de los organismos o reproducción sin intercambio genético.

X ¡Bien! No olvides que todos los organismos tienen reproducción celular y aunque poseen sus particularidades, pasan por eventos similares:

Eventos	Procariontes	Eucariontes
Crecimiento	Periodo B	Fase G₁
Replicación DNA	Periodo C	Fase S
Crecimiento		Fase G₂
Separación de cromosomas	Periodo D	Fase M (mitosis/meiosis)
Separación de las células	Periodo D	Citocinesis

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Esquema comparativo de Mitosis y Meiosis

REGRESO A LA HISTORIA

Ficha temática

ASIGNATURA: Biología

Tema: Reproducción celular. Ciclo celular, mitosis y meiosis.

Objetivos:

CRÉDITOS

Bibliografía