División celular: Notas útiles sobre la división celular en animales (2071 palabras)
¡Lee este artículo para aprender sobre el proceso de división celular en animales!
Una sola célula aumenta gradualmente de tamaño y obtiene nutrición del medio ambiente por difusión y otros procesos físico-químicos. Cuando la célula está lo suficientemente agrandada, la distancia entre la membrana celular y el núcleo se incrementa hasta tal punto que la nutrición de la célula por difusión sufre. Por lo tanto, la división de la célula en dos células hijas pequeñas es una necesidad biológica para proporcionar una nutrición equitativa a la célula.
Imagen cortesía: edupic.net/Images/Mitosis/telophase_3D.png
El estímulo para la división celular se deriva de los genes del ADN nuclear que organiza la síntesis de macro-moléculas de proteínas a través del ARN. Un compuesto químico conocido como chalone se detecta localmente en el tejido normal que inhibe la división celular en una cierta etapa. Cuando el tejido está parcialmente dañado, el nivel de chalona cae y las células se dividen hasta que se restaura la población normal de células del tejido.
La división celular puede ser directa o indirecta.
División directa (amitosis):
El proceso es muy rápido, se completa en pocos minutos. Al principio, el núcleo se contrae en el medio, luego se divide seguido de la división del citoplasma de la célula (Fig. 3-1)
Posiblemente la división amitótica no tenga lugar en especies de mamíferos, a menos que las células sean patológicas.
División indirecta:
Presenta dos tipos: mitosis y meiosis. En ambos tipos de división celular están implicados dos procesos: la cariocinesis o la división nuclear y la citocinesis o la división citoplasmática.
Mitosis:
Es el método más común de división celular, y ocurre en todas las células somáticas y células germinales inmaduras. Las dos células hijas son idénticas en número de cromosomas y en la distribución de los genes como en la célula madre. De ahí que la mitosis se denomina división homotípica o equitativa.
El proceso tarda aproximadamente 1 a 2 1/2 horas en completarse. La mitosis puede ser simétrica o asimétrica. En la mitosis simétrica, las potencialidades funcionales de las células hijas son similares. En la mitosis asimétrica, sin embargo, una célula hija está más diferenciada que la otra célula.
Esta es la base de la diferenciación celular de las células madre indiferentes. Antes de que la célula se divida, existe un período conocido como interfase en el que los cromosomas individuales no son visibles porque están enrollados en estructuras muy largas y estrechas, por lo que están por debajo de los límites. de resolución de microscopio de luz. Durante la interfase, el núcleo de la célula posee una envoltura nuclear y contiene una red de hilos o gránulos de cromatina y un nucleolo. La replicación del ADN tiene lugar en los cromosomas. Fuera de la envoltura nuclear se encuentran dos centríolos pareados en el citofasmo.
La mitosis implica cuatro procesos sucesivos: profase, metafase, anafase y telofase. (Fig. 3-2)
Profase:
Se caracteriza por las siguientes características.
(i) Los cromosomas individuales se visualizan primero bajo el microscopio como hilos largos y delgados, ya que están enrollados firmemente a lo largo de toda la longitud. Cada cromosoma se divide longitudinalmente en dos cromátidas, excepto en el centrómero.
(ii) Los dos centriolos pareados están separados entre sí por el alargamiento de los microtúbulos continuos del huso acromático y ocupan los polos opuestos del núcleo. Los microtúbulos continuos están organizados por los centriolos.
(iii) Posteriormente, la membrana nuclear y el nucleolo desaparecen. Los cromosomas están ahora enredados en una malla de microtúbulos continuos. Esta etapa se puede llamar la pro-metafase. La profase toma alrededor de 1 1/2 horas para completar.
Metafase
Mientras tanto, la región del centrómero de cada cromosoma presenta unos cinetocoros bilaterales en forma de disco. A partir de los cinetocoros, se organiza un conjunto de microtúbulos cromosómicos que se extienden bilateralmente hacia los centriolos opuestos. El crecimiento de los microtúbulos cromosómicos permite que los centrómeros de los cromosomas individuales con sus cromátidas emparejadas ocupen el plano ecuatorial del huso. Esto representa el cuadro clásico de la formación de aster en metafase. La metafase persiste durante unos 20 minutos.
La colchicina detiene la división celular en la metafase, porque previene la formación de microtúbulos del huso y se combina orgánicamente con la proteína tubulina. En la metafase tratada con colchicina (C-metafase) se encuentra que los cromosomas se ensamblan alrededor de los centríolos. La aplicación de la colchicina en el cultivo celular es una herramienta importante en los estudios de cariotipo.
Anafase:
Aquí los centrómeros se derramaron longitudinalmente y las dos cromátidas se separaron para formar dos nuevos cromosomas. A medida que las fibras del huso se contraen, cada par de cromosomas recién formados se separa y migra al polo opuesto del huso. Finalmente, se forman dos complementos cromosómicos idénticos y completos. La separación de las cromátidas para formar dos nuevos cromosomas tiene lugar por la contracción de los microtúbulos cromosómicos, que ejercen fuerzas centrífugas sobre la región centrómera de los cromosomas de los centríolos opuestos. Simultáneamente, los microtúbulos continuos de los centriolos opuestos se mueven hacia el interior formando el cuerpo medio en la región central de la célula en división, donde aparece el surco de escisión.
Telofase
Este es un período de reorganización. Los cromosomas hijos están envueltos por una nueva membrana nuclear y el nucleolo reaparece. Los cromosomas se desenrollan y se pierde su identidad individual. Finalmente, el citoplasma se divide y se forman dos células completas.
En el proceso de citocinesis, el surco de escisión se desarrolla alrededor del plano ecuatorial anterior del huso acromático que ahora está ocupado por la mitad del cuerpo. Posiblemente la contracción de los componentes fibrilares del citoplasma ayuda en la constricción de la hendidura en el reloj de arena. A veces, los restos del medio cuerpo se encuentran como una pequeña condensación citoplásmica debajo de la membrana celular de cada célula hija después de la separación completa.
Ciclo celular:
Cuando las células del mismo tipo crecen en cultivos celulares, se multiplican continuamente por mitosis repetida. Dichos cambios cíclicos de una célula, que involucran interfase y mitosis, se conocen como el ciclo celular. La interfase consta de tres etapas (Fig. 3-3):
(a) Etapa G 1 (Gap 1), en la cual la célula ingresa inmediatamente después de completar la mitosis y se vuelve metabólicamente activa para sintetizar enzimas, proteínas estructurales y otras orgánulos;
(b) Etapa S (Síntesis), en la que se lleva a cabo la replicación del ADN para transmitir toda la información genética de la especie. Esto cubre un período de aproximadamente 7 horas y da como resultado la formación de dos cromátidas que dan a cada cromosoma la configuración en forma de x característica. Una vez que una célula entra en la etapa S, se compromete a completar la mitosis;
(c) La etapa G 2 (Gap 2) aparece antes del inicio de la siguiente mitosis. El aparato del husillo se sintetiza en esta etapa.
Algunas de las células del cuerpo, en el proceso de diferenciación para realizar una función especializada, abandonan el ciclo celular y no entran en la etapa S. Se dice que tales células están en la etapa GO .
Categorías de las células del cuerpo:
Las células del cuerpo entran en tres categorías generales.
Categoría 1:
Incluye aquellas células del cuerpo que no se dividen en la vida postnatal. Las células nerviosas son el ejemplo clásico de esta categoría. Con el avance de la edad, su número disminuye progresivamente. Por lo tanto las células nerviosas no pasan a través del ciclo celular.
Categoría 2:
Algunas de las células corporales especializadas, como el epitelio intestinal y la epidermis de la piel, se pierden continuamente de la superficie corporal por el desgaste y la muerte celular. Para reponer la pérdida, las células nuevas del mismo tipo se reproducen continuamente por mitosis de algunas células madre o células precursoras. Por lo tanto, en la segunda categoría se mantiene un estado estable de la población celular mediante un proceso de giro de células.
Categoría 3:
Algunas de las células del cuerpo que pertenecen a esta categoría son altamente especializadas y generalmente no se dividen. Poseen un largo lapso de vida. Las células del hígado son ejemplos de esta categoría. Cuando se extraen dos tercios del hígado, las células hepáticas especializadas experimentan mitosis en condiciones alteradas hasta que se restaura el volumen original del hígado.
Mitosis:
La meiosis es el proceso de división celular que produce células hijas haploides a partir de una célula madre diploide. Se llama división heterotípica y ocurre solo en las células sexuales durante la maduración de los gametos. Consta de dos divisiones consecutivas (fig. 3-4).
Primera division meiotica
Profase:
Se prolonga y consta de las siguientes cinco etapas:
Leptoteno
Los cromosomas individuales son visibles a medida que aparecen hilos largos y delgados y cromómeros de cuentas característicos a lo largo de su longitud. Un extremo de cada cromosoma está unido a la membrana nuclear.
Zygotene:
Los cromosomas homólogos están dispuestos en pares a lo largo, estableciendo una relación punto a punto. Este proceso se conoce como sinapsis. Un miembro de la pareja es de origen materno y el otro miembro paterno.
Pachytene:
Cada cromosoma se divide longitudinalmente en dos cromátidas, excepto en el centrómero. Por lo tanto se montan cuatro cromátidas en lugares. Este fenómeno es conocido como la formación de tétradas. A lo largo del proceso de profase, los cromosomas experimentan una espiral a lo largo de
su longitud de este modo se acortan y engrosan progresivamente.
Diploteno:
Durante esta etapa, las cromátidas no hermanas de una tétrada se cruzan entre sí en uno o más puntos que forman el quiasma. En el punto de cruce, las cromátidas se rompen con la ayuda de una enzima endonucleasa, y luego se unen con un segmento de cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos, catalizadas por otra enzima, la ligasa. Este fenómeno se conoce como el cruce. El cruce permite una reorganización continua de los genes, de modo que pueden tener lugar combinaciones nuevas ya veces ventajosas. Esto forma la base estructural de la diversidad hereditaria entre individuos que provienen de la misma familia.
Diakinesis:
Ahora los centrómeros homólogos se separan y los cromosomas se separan después de desenrollarse. Mientras tanto, la membrana nuclear y el nucleolo desaparecen.
Metafase I:
Después de cruzar, los pares de cromosomas homólogos se alinean en el plano ecuatorial del huso.
Anafase I:
Los centómeros no se dividen y los pares de cromosomas homólogos se separan entre sí y migran a los polos opuestos del huso que llevan su par de cromátidas.
Telofase I:
(i) Cada una de las dos células hijas presenta la mitad del número original de cromosomas (haploides). La primera división meiótica se refiere a veces como una división de reducción;
(ii) Existe una redistribución del material genético debido al cruzamiento.
Segunda división meiótica:
Cada una de las células hijas de la primera división ingresa directamente en la Metafase II, y los cromosomas se alinean en los nuevos planos ecuatoriales del huso. La replicación del ADN no tiene lugar entre la primera y la segunda división meiótica.
Anafase II:
Los centrómeros se dividen y las cromátidas se separan para formar nuevos cromosomas que migran a los polos opuestos del huso.
Telofase II:
Se forman cuatro gametos a partir de las dos células de la primera división meiótica, cada una con un número haploide de cromosomas. Esto se asocia con la síntesis de una cadena de polinucleótidos para restaurar el modelo típico de doble hélice de la molécula de ADN. La segunda división meiótica es una división equitativa de la primera ya reducida.
Peculiaridades en la meiosis:
(a) A diferencia de la mitosis, la aparición de los cromómeros y el emparejamiento de cromosomas homólogos en la forma en que se observa la sinapsis se observan en la profase temprana de la primera división meiótica.
(b) El cruce de segmentos homólogos entre las cuatro cromátidas, en la profase tardía, es una novedad. El cruce permite una reorganización continua de los genes para que puedan ocurrir combinaciones nuevas y algunas veces ventajosas.
(c) En la Anafase I, los centrómeros no se dividen, y esto culmina en una división por reducción de la primera meiosis con un número haploide de cromosomas.
(d) En la Anafase II, los centrómeros se dividen y esto mantiene el número haploide de cromosomas. Cuatro células haploides se forman a partir de una célula madre de diploma. Estos productos meióticos se transforman en gametos funcionales: espermatozoides y óvulos.
(e) La reducción de la división en la meiosis es una necesidad, ya que cuando el óvulo es fertilizado por el esperma, el cigoto resultante presenta un número diploide de cromosomas, que es constante para la especie.
(f) En la ovogénesis, la meiosis I comienza en el ovocito primario en la vida intrauterina y se completa justo antes de la ovulación. Después de la ovulación, el ovocito secundario completa la Meiosis II para formar un óvulo maduro, solo cuando tiene lugar la fertilización. Este es solo un ejemplo en la humanidad en el que completar Meiosis I requiere de 15 a 45 años para completarse. Este período prolongado de meiosis en mujeres de edad avanzada podría ser un factor de no disyunción en la gametogénesis.
Un ovocito primario (diploide) generalmente da lugar a un óvulo maduro (haploide) después de dos divisiones consecutivas. Las otras células hijas haploides de dos o tres cuerpos polares que son biológicamente inertes porque poseen una cantidad mínima de citoplasma.
(g) La espermatogénesis tiene lugar en la pubertad, y un espermatocito primario (diploide) da lugar a cuatro espermatozoides haploides activos después de dos divisiones meióticas consecutivas.
(h) Las principales características de la meiosis son:
yo. No hay replicación de ADN entre Meiosis I y Meiosis II.
ii. El intercambio de materiales genéticos entre cromosomas homólogos se lleva a cabo en la meiosis I.
iii. Todo el proceso de la meiosis puede llevar años, en lugar de horas.
