Ciclo celular, mitosis y meiosis: reproducción y herencia genética

Meiosis

La meiosis es un tipo de división reduccional, ya que a partir de una célula madre diploide se forman células hijas haploides, es decir, con la mitad del contenido de ADN que la célula progenitora. En todos los vertebrados, la meiosis tiene lugar en las gónadas y las células que se forman son los gametos. Durante la meiosis se producen dos divisiones nucleares sucesivas, por lo que al final se forman cuatro células hijas haploides genéticamente diferentes entre sí y distintas a la célula madre.

Interfase

Antes de iniciarse la primera división meiótica, tiene lugar un período de interfase en el que se duplica el ADN.

Profase I

Los cromosomas se condensan hasta hacerse visibles. Los homólogos se aparean e intercambian fragmentos de ADN. Este proceso se conoce como sobrecruzamiento y asegura que las células hijas sean genéticamente distintas a la célula madre.

Metafase I

Los cromosomas homólogos se disponen por parejas en el ecuador de la célula.

Anafase I

Arrastrados por los filamentos del huso, los cromosomas homólogos se separan y se dirigen a polos opuestos de la célula.

Telofase I y Citocinesis

Se forman dos células hijas haploides con la mitad de cromosomas que la célula madre.

Profase II

Sin pasar por un período de interfase, se vuelve a formar el huso y los cromosomas, constituidos por dos cromátidas, se mueven hacia la placa ecuatorial.

Metafase II

Los cromosomas se disponen en el ecuador de la célula.

Anafase II

Se separan las cromátidas y cada una se dirige hacia un extremo de la célula.

Telofase II y Citocinesis

Se obtienen cuatro células haploides distintas, cada una con la mitad de cromosomas que la célula madre.

Citocinesis o división del citoplasma

Una vez concluida la división del núcleo, tiene lugar la división del citoplasma y el reparto de los orgánulos entre las dos nuevas células hijas. El proceso ocurre de forma diferente en células vegetales y animales.

En células animales

Se realiza por estrangulación del citoplasma a nivel del ecuador de la célula.

En vegetales

Se forma entre las células hijas un tabique de separación denominado fragmoplasto.

El ciclo celular

Es la secuencia de modificaciones que sufre una célula desde su formación hasta que se divide, originando dos células hijas.

Interfase

Fase inicial de larga duración en la que se observa el núcleo, denominado núcleo interfásico. Al final de la fase tiene lugar la replicación del ADN, necesaria para que, tras la división, cada célula hija pueda recibir la misma cantidad de ADN que tenía la célula madre.

Fase de división

Fase final de corta duración en la que el núcleo desaparece y los cromosomas se hacen visibles. Comprende la división (meiosis) y la citocinesis.

Los cromosomas

Son estructuras con forma filamentosa que aparecen durante la división celular. Reparten la información genética contenida en el ADN de la célula madre a las células hijas.

Tipos

• Metacéntricos: El centrómero está situado en la parte media del cromosoma. Los brazos tienen aproximadamente la misma longitud.
• Submetacéntricos: El centrómero está desplazado hacia uno de los lados. Los brazos son ligeramente desiguales.
• Acrocéntricos: El centrómero está muy desplazado hacia uno de los extremos del cromosoma. Los brazos son muy desiguales.
• Telocéntricos: El centrómero se localiza en uno de los extremos del cromosoma. Solo es visible un brazo.

Mitosis

Se produce en las células somáticas, es un proceso corto, no precisa que los cromosomas estén emparejados, por lo que puede ocurrir tanto en células haploides como diploides, el núcleo se divide una sola vez, no ocurre sobrecruzamiento, durante la anafase se separan las cromátidas hermanas, se originan dos células hijas idénticas entre sí y con los mismos cromosomas que la madre.

• En los organismos pluricelulares, la división celular por mitosis supone el crecimiento del individuo mediante sucesivas divisiones a partir de una célula única, el cigoto. Es también la forma de renovación de las células perdidas.
• En los organismos unicelulares, es un mecanismo de reproducción asexual; los individuos son idénticos al progenitor.

Mediante la meiosis se originan gametos haploides. Al producirse la fecundación, el cigoto resultante es diploide. La meiosis es un mecanismo indispensable para asegurar el número constante de cromosomas en los organismos con reproducción sexual. Asegura la variabilidad genética; también se producen nuevas combinaciones como resultado del proceso de segregación independiente.

Formación de gametos

Espermatogénesis

Se realiza en los testículos. Cada célula madre diploide producirá cuatro células diferentes haploides que, por un proceso de diferenciación celular, darán lugar a cuatro gametos masculinos o espermatozoides. Dos de ellos llevarán un cromosoma X y los otros dos, un cromosoma Y.

Ovogénesis

Se realiza en los ovarios. Cada célula madre diploide, tras la meiosis, da lugar a cuatro células haploides: un óvulo, que recibe casi todo el citoplasma, y tres corpúsculos polares. Todos los óvulos llevarán un cromosoma X.

Ácido nucleico

Almacena y transmite la información genética. Son macromoléculas formadas por la unión de unidades más sencillas denominadas nucleótidos.

Proceso de replicación del ADN

1. Comienza con la rotura de los enlaces de hidrógeno que unen las bases nitrogenadas complementarias de ambas cadenas. De esta forma, las dos hebras empiezan a desenrollarse.
2. Cada cadena parental constituye el molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria. Cuando ambas se separan, enzimas específicas van leyendo la información y uniendo los nucleótidos complementarios.
3. Conforme se van formando las nuevas cadenas, se establecen enlaces de hidrógeno entre las bases y las hebras se van enrollando. El resultado son dos moléculas de ADN iguales entre sí y a la molécula original.

Transcripción del mensaje

Consiste en copiar la información genética contenida en el ADN a una molécula de ARNm. En los eucariotas tiene lugar en el núcleo. La doble hélice de ADN se abre y una de sus cadenas constituye el molde para sintetizar una molécula de ARNm. Esta molécula se sintetiza siguiendo las reglas de complementariedad de bases.

Traducción del mensaje

El ARNm traslada la información desde el núcleo hasta el citoplasma, donde los ribosomas leen la información en forma de tripletes. Cada uno de estos tripletes se llama codón y se traduce al lenguaje de las proteínas siguiendo un código en el que cada codón especifica un aminoácido concreto. La secuencia de bases del ARNm establece el orden en el que se van añadiendo los aminoácidos en la cadena polipeptídica que formará la proteína. El ARN t es la molécula que transporta los aminoácidos hasta el ribosoma.