División celular: fisión binaria y mitosis

A pesar de las diferencias entre procariotas y eucariotas, existen numerosos puntos en común entre la división celular de ambos tipos de células.

  • Debe ocurrir la duplicación del ADN.
  • Debe separarse el ADN “original” de su “réplica”
  • Deben separarse las dos células “hijas” con lo que finaliza la división celular.

Estos procesos básicos deben ocurrir en ambos tipos de células.

El Ciclo Celular engloba la secuencia

  • crecimiento
  • duplicación del ADN
  • nuevo proceso de crecimiento

Comenzando a partir de la citocinésis, la célula hija resulta pequeña y posee un bajo contenido de ATP resultante del gasto experimentado en el ciclo anterior. La acumulación del ATP necesario y el incremento de tamaño acontecen durante el intervalo G1 de la interfase. Cuando adquiere el tamaño suficiente y el ATP necesario comienza la fase S, la célula sintetiza ADN (replicación del ADN) proceso que da como resultado final “un original y una copia” del ADN, destinadas a las dos células que se originan del proceso. Dado que el proceso de síntesis consume una gran cantidad de energía la célula entra nuevamente en un proceso de crecimiento y adquisición de ATP: la fase G2. La energía adquirida durante la fase G2 se utiliza para el proceso de mitosis.

La regulación del ciclo ocurre de diferentes formas. Algunas se dividen rapidamente, otras como las células nerviosas pierden la capacidad de dividirse una vez que llegan a la madurez. Algunas, como las células hepáticas, conservan, aunque no la utilizan, su capacidad de división. Las células del higado se dividen si se remueve parte del hígado y su división continúa hasta que el hígado retorna a su tamaño normal.

Factores ambientales tales como cambios en la temperatura y el pH, disminución de los niveles de nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular.

Toda la células eucariotas tienen un “reloj molecular” que determina cuando debe dividirse. La clave de la maquinaria de este reloj parece estar en un gen denominado cdc2 y en proteínas llamadas ciclinas.

En los vertebrados el franqueo del punto R esta regulado por los factores de crecimiento que se unen a los receptores de la superficie celular lo cual produce una “cascada” de reacciones destinadas a activar quinasas mitogénicas que migran al núcleo y fosforilan las proteínas que controlan los genes de proteínas implicadas en la división celular (ciclinas), desencadenando la mitosis.

Un importante regulador del ciclo celular lo constituye una proteína originado en un gen denominao p53, la cual por un lado ejerce un control de tipo negativo frenando la división a nivel de G1 y por otra parte puede inducir a la apoptósis (muerte celular programada) en caso de que el ciclo del ADN no se haya completado adecuadamente.

Los procariotas tienen una organización mucho mas simple que la de los eucariotas, los cuales entre otras cosas, tienen muchos mas cromosomas.

El cromosoma procariota es una sola molécula circular de ADN contenida en una región definida del citoplasma, denominada nucleoide, sin estar separado del mismo por una membrana. Este cromosoma es el elemento obligatorio del genoma, aunque es frecuente encontrar unidades de replicación autónomas llamadas plásmidos, que si se pierden, la bacteria sigue siendo viable.

El método usual de duplicación de las células eucariotas se denomina fisión binaria. La duplicación de la célula va precedida por la replicación del cromosoma bacteriano. Primero se replica y luego pega cada copia a una parte diferente de la membrana celular. Cuando las células que se originan comienzan a separarse, también se separa el cromosoma original del replicado.

Luego de la separación (citocinesis), queda como resultado dos células de idéntica composición genética (excepto por la posibilidad de una mutación espontanea)

Una consecuencia de este método asexual de reproducción es que todos los organismos de una colonia son geneticamente iguales. Cuando se trata una enfermedad originada en una infección bacteriana, una droga que mata a una bacteria matará a todos los miembros de ese clon (colonia).

En razón de su número de cromosomas, organelas y complejidad la división de la célula eucariota es más complicada, aunque ocurran los mismos procesos de replicación, segregación y citocinésis.

La mitosis es el proceso de formación de dos células (generalmente) idénticas por replicación y división de los cromosomas de la original que da como resultado una “copia” de la misma.

Animación de la mitosis * dhttp://www.biology.uc.edu/vgenetic/mitosis/mitosis.htm.

Las células eucariota poseen un mayor número de cromosomas que por otra parte son mucho mas grandes que los de los procariotas.

Los estructura de los cromosomas replicados y condensados tiene varios aspectos de interés. El cinetocoro es el punto donde “anclan” los microtúbulos del huso. Los cromosomas replicados consisten en dos moléculas de ADN ( junto con sus proteínas asociadas: las histonas) que se conocen con el nombre de cromátides. El área donde ambas cromátides se encuentran en contacto se conoce como centrómero, cinetocoro se encuentra en la parte externa del centrómero. Se debe hacer hincapié en que los cromosomas son cromatina (ADN más histonas) y señalar la particularidad de que en los extremos del cromosoma (que toman el nombre de telómero) se encuentran secuencias repetidas de ADN .

Modificada de: http://www.whfreeman.com/life/update/.

Durante la mitosis los cromosomas replicados se posicionan cerca de la mitad de la célula y luego se segregan en manera tal que cada célula resultante recibe una copia de cada cromosoma original (si se comienza con 46 cromosomas en la célula original se termina con 46 cromosomas en las células resultantes). Para realizar esto las células utilizan microtúbulos (que en este caso en conjunto forman el huso mitótico) que “tiran” de los cromosomas para llevarlos a cada futura célula. Las células animales (excepto un grupo de gusanos conocidos con el nombre de nematodos) poseen centríolos. Las plantas y la mayor parte de los otros eucariotas no poseen centríolos y los procariotas, por supuesto, carecen de huso y centríolos; en procariotas la membrana celular suple esta función al traccionar los cromosomas a ella pegados durante la citocinesis de la fisión binaria. Las células que contienen centríolos tambien poseen una “corona” de pequeños microtúbulos, el aster, que se extienden desde los centríolos a la membrana nuclear.

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Las fases de la mitosis son en realidad difíciles de separar. Se debe tener en cuenta que el proceso no es el estático que se describe en el texto, sino dinámico.

Profase | Contenidos

La profase es el primer estadío de la mitosis. La cromatina se condensa (recordar que el ADN de la cromatina se replica en la interfase), la membrana nuclear se disuelve, los centríolos (si se encuentran presentes) se dividen y los pares migran a los polos, se forma el cinetocoro y las fibras del cinetocoro, se forma el huso mitótico.

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Metafase | Contenidos

La metafase sigue a la profase. Los cromosomas (que a este punto consisten en dos cromátides mantenidas juntas por el centrómero) migran al ecuador de la célula donde las fibras del huso se “pegan” a las fibras del cinetocoro.

Anafase | Contenidos

La anafase comienza con la separación de los centrómeros y el arrastre de los cromosomas (los llamamos cromosomas luego de la separación de los centrómeros) a los polos opuestos.

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Telofase | Contenidos

En la telofase los cromosomas llegan a los polos de sus respectivos husos, la membrana nuclear se reconstituye, los cromosomas se desenrrollan y pasan a formar la cromatina y el nucleolo, que desapareció en la profase se vueve a constituir. Donde antes había una célula ahora existen dos pequeñas con exactamente la misma información genética. Estas células pueden luego diferenciarse en diferentes formas durante el desarrollo.

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