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REPRODUCCION CELULAR La célula cuando se reproduce da lugar a nuevas células. Tal y como ya sabemos existe organismos unicelulares y pluricelulares, estos últimos forman parte de los diferentes tejidos que tienen la función de sustituir a una célula muerta o ayudarla a crecer. Para la reproducción celular se necesita dos procesos:
División del núcleo División de citoplasma(citocinesis)
Dependiendo de los distintos tipos de células podemos diferenciar dos clases de reproducciones:
Mitosis:es la que se produce en todos los organismos menos los sexuales,también llamadas células somáticas. Meiosis: se reproduce en las células sexuales o también llamados gametos.
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:
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
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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.
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.
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
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característica llamada placa ecuatorial. Tras colocarse aquí comienza la siguiente fase.
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.
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)
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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 interface, durante la cual se prepara para su próxima mitosis.
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: interface) 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)
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
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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:
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)
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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)
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.
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.
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.
Las envolturas nucleares se pueden reformar, o la célula puede comenzar rápidamente meiosis II.
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Análoga a la mitosis dónde dos células hijas completas se forman.
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 division (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 genetico de la celula progenitora, es decir 1 cromosoma de cada par. Como datos curiosos cabe mencionar que la mitosis es comun en todos los organismos vivientes (en bacterias la llamamos fision 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) (9)
La meiosis II es similar a la mitosis. Las cromatidas de cada cromosoma ya no son idénticas en razón de la recombinación. La meiosis II separa las cromatidas produciendo dos células hijas, cada una con 23 cromosomas (haploide), y cada cromosoma tiene solamente una cromatida.
Profase Temprana
Comienzan a desaparecer la envoltura nuclear y el nucleolo. Se hacen evidentes largos cuerpos filamentosos de cromatina, y comienzan a condensarse como cromosomas visibles.
Profase Tardía II
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Los cromosomas continúan acortándose y engrosándose. Se forma el huso entre los centríolos, que se han desplazado a los polos de la célula.
Las fibras del huso se unen a los cinetocóros de los cromosomas. Éstos últimos se alinean a lo largo del plano ecuatorial de la célula. La primera y segunda metafase pueden distinguirse con facilidad, en la metafase I las cromatides se disponen en haces de cuatro (tétrada) y en la metafase II lo hacen en grupos de dos (como en la metafase mitótica). Esto no es siempre tan evidente en las células vivas.
Las cromátidas se separan en sus centrómeros, y un juego de cromosomas se desplaza hacia cada polo. Durante la Anafase II las cromatidas, unidas a fibras del huso en sus cinetocóros, se separan y se desplazan a polos opuestos, como lo hacen en la anafase mitótica. Como en la mitosis, cada cromátida se denomina ahora cromosoma.
En la telofase II hay un miembro de cada par homologo en cada polo. Cada uno es un cromosoma no duplicado. Se reensamblan las envolturas nucleares, desaparece el huso acromático, los cromosomas se alargan en forma gradual para formar hilos de cromatina, y ocurre la citocinesis. Los acontecimientos de la profase se invierten al formarse de nuevo los nucleolos, y la división celular se completa cuando la citocinesis ha producidos dos células hijas. Las dos divisiones sucesivas producen cuatro núcleos haploide, cada uno con un cromosoma de cada tipo. Cada célula resultante haploide tiene una combinación de genes distinta. Esta variación genética tiene dos fuentes: 1.- Durante la meiosis, los cromosomas maternos y paternos se barajan, de modo que cada uno de cada par se distribuye al azar en los polos de la anafase I. 2.- Se intercambian segmentos de ADN.