Ciclo celular

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Ciclo celular
Profesor Ernesto Argüello Castillo 
	Una célula no puede crecer indefinidamente al aumentar de tamaño, esto debido al crecimiento de la membrana celular, así como de la mayoría de los componentes citoplasmáticos. Cuando se alcanza una masa crítica, la superficie de la membrana celular es muy pequeña para permitir la entrada y la salida de los materiales que la célula necesita. La solución es dividirse produciendo células hijas más pequeñas.
Interfase
	Bajo condiciones apropiadas, las células hijas, a su vez, crecerán y se dividirán.
Al pasar la célula por este ciclo celular, deben llevarse a cabo dos procesos clave de manera coordinada y precisa.
	Inicialmente, una célula pasa por un periodo de crecimiento y de aumento de la masa celular, de producción de biomoléculas, el cual se llama Interfase.
	De acuerdo con varios aspectos de la actividad metabólica del mismo la interfase, se ha dividido en tres estados: estado G1 quiere decir "Gap 1" (Intervalo 1). Este estado es dedicado al crecimiento celular y a los preparativos químicos para la duplicación del ADN. Durante esta fase, las moléculas de ADN están formadas por hilos desplegados de cromatina.
	Cuando se han acumulado una cierta cantidad de sustancias y la celula posee un cierto tamaño comienza la duplicación del ADN, estado conocido como S; representa "Synthesis". Después de completar la duplicación del ADN, la célula entra en una segunda fase de crecimiento llamado estado G2 representa "GAP 2" (Intervalo 2). Este estado es nuevamente de crecimiento celular y de preparación química para la división nuclear o período M.
 
 Figura 1. Esquema del ciclo celular 
	El estado M, se presenta en dos variantes: "mitosis" o "meiosis", en M ocurre la división nuclear (cariocinesis) y citoplasmática (citocinesis). 
	El proceso de mitosis está diseñado para asegurar que una dotación "exacta" de los cromosomas sea pasada a las células hijas. En meiosis solo la mitad de la información hereditaria pasará a las células hijas.
	La duración de la interfase es variable, depende del tipo de célula y de la especie. En particular, en la fase G1, presentan grandes diferencias. Cuando la célula entra en un estado muy prolongado de G1 y no progresa hacia otra fase, se dice que está en G0 (G cero). Muchas células se detienen en esta fase, al no contar con las condiciones necesarias para abrir las compuertas químicas y ambientales para el próximo estado. Una vez satisfechos estos requerimientos la célula reinicia el proceso hasta la división.
 
Mitosis
	
 
	Consiste en la división regular de una célula en tal forma que cada una de las células hijas reciba exactamente el mismo número y tipo de cromosomas que poseía la célula progenitora
 De modo que las células hijas son exactamente iguales a la célula progenitora, este proceso no favorece la variabilidad genética.
 
	En el ser humano el número normal de cromosomas en cada célula es 46 y corresponde a la totalidad de cromosomas característica para la especie, a este número de le denomina número diploide o 2n de modo que las células hijas de la mitosis también son diploides.
	El proceso de mitosis está directamente relacionado con la reproducción asexual y permite: 
	Aumento del número de individuos en organismos unicelulares; también de organismos pluricelulares que se reproducen asexualmente ejemplo hongos, esponjas marinas, estrellas de mar.
	Crecimiento de los organismos pluricelulares debido al aumento del número de sus células constituyentes.
	 
Regeneración de partes dañadas y curación de heridas mediante producción de nuevas células.
 
 
 Figura 2. Ejemplo de organismos con reproducción asexual 
La división mitotica consta de 4 fases: profase, metafase, anafase y telofase.
Profase: 
Comienza cuando los largos hilos de cromatina comienzan a condensarse y a formar los cromosomas este procese consiste en un arrollamiento en el cual los cromosomas se hacen simultáneamente más cortos y gruesos en este momento empiezan a ser visibles si son previamente teñidos. Cada cromosoma se ha duplicado durante la fase S previa, y consisten en un par de unidades idénticas, llamadas cromátidas hermanas.
	El nucleolo desaparece como tal los centriolos se duplican y se desplazan hacia los polos opuestos de la célula, a partir de los centriolos se produce una serie de microtúbulos llamados ásteres y posteriormente conformaran el huso acromático o mitótico. La membrana nuclear se disocia y los cromosomas se unen a los microtúbulos por medio del cinetocoro, (corpúsculo que forma parte del cromosoma y se ubica en el centrómero) y empiezan a migrar al plano ecuatorial (placa metafásica) de la célula.
 
 a b c
 Figura 3. Representación de la profase. a) Presencia de membrana celular b) Duplicación de centriolos c) Formación del huso mitótico y disociación de la membrana nuclear 
Metafase:
	En esta los cromosomas se ubican en el ecuador de la célula, el huso mitótico queda completo y está formado numerosos microtúbulos que se extienden desde cada polo hacia la región ecuatorial donde estos se superponen (microtúbulos polares que no tienen cromosomas adheridos a ellos), y desde los cinetocoros hacia los polos (microtúbulos del cinetocoro) 
 
 
 Centriolos y ásteres 
 
 Metafase 
 Microtúbulos cinetocóricos 
Microtúbulos polares 
 
Anafase:
	Esta fase comienza con la separación sincronizada de cada cromátida que se mueve hacia los polos opuestos de la célula.
	Este movimiento parece ser el resultado del acortamiento de los microtúbulos en contacto con el cinetocoro y la separación de los microtúbulos polares. 
 
 Figura 4. Anafase 
Telofase:
	Los cromosomas llegan a los polos opuesto de la célula, las fibras del huso desaparecen y se forma nuevamente la membrana nuclear, los centriolos, los cromosomas se descondensan y se retorna a las condiciones previas a la mitosis. 	
 
 Figura 5. Telofase e inicio de citocinesis
	
El proceso de citocinesis o división del citoplasma constituye el último paso en la formación de células hijas comienza durante la telofase y concluye con ella. En las células animales este proceso se da mediante la formación de un surco que la rodea en la región ecuatorial formado por un anillo de microfilamentos este se profundiza en forma gradual hasta que separa el citoplasma.
En células vegetales la citocinesis se realiza mediante la formación de una placa celular en la parte media de la célula, generada a partir de vesículas con carbohidratos que son depositadas por del aparato de Golgi.
	
Tipos de reproducción asexual
	División binaria, escisión o fisión: consiste en la división del cuerpo del progenitor en dos partes hijas. Se produce en bacterias, algas unicelulares y protozoarios.
	 Gemación: las células hijas reciben el material nuclear necesario pero no el suficiente citoplasma, por lo que son de menor tamaño a la célula madre. Ejemplo las levaduras.
	Esporulación: el organismo se reproduce mediante la producción de esporas por mitosis se presenta en protozoarios como el Plasmodium que ocasiona el paludismo.
 
 Figura 6. Ejemplo de reproducción asexual en un protozoario 
Meiosis
	 En 1883 se descubrió que aunque el huevo fertilizado de un animal contenía un número par de cromosomas (diploide), el núcleo del óvulo y el del espermatozoide contenía solo la mitad del número de cromosomas. Esto se explicó suponiendo que ambos padres contribuyen a la progenie en la misma proporción, a pesar de la gran diferencia de tamaño entre el óvulo y el espermatozoide.
	El hallazgo, también implica que las células sexuales deben ser formadas por un tipo especial de división nuclear; en la cual, el complemento cromosómico es partido a la mitad. Este tipo de división es la meiosis. Hasta 1887, los científicos aceptaban que las células reproductivas constituyen un linaje diferente de las otras células del cuerpo.
Consideremos los siguientes aspectos:
	Los cromosmas se dividen en autosomasy cromosomas sexuales.
	Un núcleo diploide (2N) contiene dos versiones de cada cromosoma. Uno proveniente del padre y el otro, de la madre, llamados cromosomas homólogos. Con la excepción de los cromosomas sexuales, ambas versiones son "similares"”
	En la meiosis las células hijas resultantes (gametos) solo contienen un miembro de cada par de los cromosomas, tanto los sexuales como los homólogos, siendo sus núcleos haploides (n).
		La reducción del número de cromosomas se produce después de dos divisiones nucleares sucesivas (Meiosis I y Meiosis II), después de una sola duplicación del ADN.
MEIOSIS I
Se divide por la actividad y apariencia de los cromosomas en: profase 1, metafase 1, anafase I y telofase 1.
Profase 1: 
	
Esta es mucho más complicada que la profase mitótica. 
Los cromosomas tienen aspecto de filamentos largos y delgados y no se pueden observar las cromátidas, ya que estas se encuentran juntas.
Se produce la sinapsis o apareamiento íntimo de cada par de cromosomas homólogos Cada gen es colocado contiguo a su gen homólogo. Cada par de cromosomas apareados se conoce como bivalente. El entrecruzamiento se inicia en el momento en que se completa el apareamiento (sinapsis) y puede durar varios días. Los cromosomas permanece unido por uno o más quiasmas, que son los lugares donde ocurrió el entrecruzamiento (recombinación genética).
En esta fase se condensan los cromosomas (se engruesan) y se despegan de la membrana nuclear Se ven claramente las cromátidas de cada cromosoma homólogo. Las cromátidas no hermanas permanecen unidas por medio de los quiasmas. La función de estas estructuras, es crucial para la segregación de los cromosomas homólogos a los núcleos hijos.
	Los quiasmas, representan un papel análogo a los centrómeros en la división mitótica, porque mantienen juntos a los cromosomas materno y paterno en el huso, hasta anafase 1. 
	El entrecruzamiento provoca el intercambio entre segmentos de cromosoma paterno con materno, por lo tanto es de esperar que los antepasados de los padres (abuelos) puedan expresar sus características genéticas de esta manera, de modo que el entrecruzamiento favorece la variabilidad genética.
 Objeto OLE 
 
Figura 1. Entrecruzamiento
Metafase 1: 
	
	Las cromátidas unidas llamadas en esta fase tétradas se alinean en el plano ecuatorial de la célula de modo que cuando se separan durante la anafase 1 dos cromátidas se dirigen a un polo y las otras dos al otro polo.
Anafase 1: 
	Los cromosomas homólogos de cada par se separan y se desplazan hacia los polos opuestos, cada polo recibe una combinación al azar de cromosomas paternos y maternos pero solo un miembro de cada par está presente en el polo. Las cromátidas hermanas todavía están unidas en la región del centrómero.
Telofase 1: 
	Las cromátidas se descondensan, la envoltura nuclear se reorganiza, y suele ocurrir la citosinesis. En la telofase humana hay 23 cromosomas duplicados de en cada polo, para un total de 46 cromátidas en cada polo.
	Durante la etapa siguiente llamada intercinesis y similar la interfase, no hay fase S debido a que no ocurre más repetición de cromosomas.
MEIOSIS 2
Profase 2:
	Es similar a la profase mitótica en muchos sentidos. No hay apareamiento de cromosomas homólogos ni entrecruzamiento.
Metafase 2: 
Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial de sus células, una manera de reconocer esta fase es que en la metase 1 se ubican haces de 4 (tetradas) y en esta son haces de 2.
Anafase 2:
	Las cromátidas se separan y se desplazan a los polos opuestos de las células, llamándose en este momento cromosoma.
Telofase 2:
	En este momento hay un miembro de cada par homólogo en cada cromosoma no duplicado. Se reensamblan las envolturas nucleares, los cromosomas se descondensan. El resultado final son cuatro células haploides, cada una con un cromosoma de cada tipo y con una combinación de cromosomas diferente. Esta variación tiene dos fuentes:
	Durante la meiosis 1 los cromosomas maternos y paternos se mezclan y una de cada par se distribuye al azar en los polos en anafase 1.
	Se intercambian segmentos de ADN entre los homólogos maternos y paternos durante el entrecruzamiento 
 Objeto OLE 
 A B C D E F 
 G H I 
 J 
 Figura 2. Fases de la meiosis. A, B, C= profase1; D= metafase1; E= anafase1; F= telofase1; 
 G= profase2; H= metafase2; I= anafase2; J= telofase2 
 
 
Objeto OLE
Gametogénesis:
	La gametogénesis es la producción de gametos por las gónadas, o sea los órganos sexuales. Se da el nombre particular de espermatogénesis a la producción de espermatozoides y a la producción de óvulos el nombre de oogenesis (u ovogénesis).
 Objeto OLE 
 
 Figura 4. Espermatogénesis y ovogénesis
Fried, George. Biología. Sexta edición. Editorial McGraw Hill. México 1995. Pag 108, 110. 
Bibliografía:
Villee, C. Solomon, E. Et al. Biología de Villee. Tercera edición. Editorial McGraw Hill. México 1996. Pag 198, 204. 
Sandí, R. Biología Un Enfoque Práctico 10°. Primera Edición. Editorial Géminis S.A. Panamá 1999. Pag 193, 200.
Alan, E. Gallardo, R. Biología II. Segunda edición. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Costa Rica. Pag 25, 27.