LA DIVISION CELULAR

La división celular es el proceso por el cual el material celular se divide entre dos nuevas células hijas. En los organismos unicelulares esto aumenta el número de individuos de la población. En las plantas y organismos multicelulares es el procedimiento en virtud del cual crece el organismo, partiendo de una sola célula, y también son reemplazados y reparados los tejidos estropeados.

Las células en división pasan a través de una secuencia regular de crecimiento y división, conocida como ciclo celular. El ciclo consiste en una fase G1, durante la cual las moléculas y estructuras citoplasmáticas aumentan; una fase S durante la cual los cromosomas se duplican; una fase G2, durante la cual comienza la condensación de los cromosomas y el ensamblaje de las estructuras especiales requeridas para la mitosis y la citocinesis; la mitosis, durante la cual los cromosomas duplicados son distribuidos entre dos núcleos hijos; y la citocinesis, durante la cual el citoplasma se divide, separando a la célula materna en dos células hijas. Las tres primeras fases del ciclo celular se conocen, colectivamente como interfase. La regulación del ciclo celular ocurre tardíamente en la fase G1, y puede implicar la interacción de diversos factores.

Las fases de la mitosis son convencionalmente cuatro: Profase, metafase, anafase y telofase. De ellas la profase es la más larga. Si una división mitótica ocurre en diez minutos, por lo menos 6 minutos se tarda la célula en Profase. En la Profase los centríolos se separan. Entre los pares de centríolos, formándose a medida que estos se separan, están los microtúbulos que se transforman en las fibras polares del huso. Para el final de la Profase los cromosomas están completamente condensados y no están separados del citoplasma.

Durante la metafase temprana, los pares de cromátidas se mueven dentro del huso, aparentemente conducidos por las fibras del huso, como si fueran atraídos por un polo y luego por el otro. Finalmente los pares de cromátidas se disponen en el plano medial de la célula. Esto señala el final de la metafase.

Al comienzo de la anafase, la etapa más rápida de la mitosis, los centrómeros se separan simultáneamente en todos los pares de cromátidas. Luego se separan las cromátidas de cada par y cada cromátida se transforma en un cromosoma separado, siendo ambas cromátidas atraídas, aparentemente hacia polos opuestos por las fibras del cinetocoro.

Al iniciarse la telofase, los cromosomas alcanzan los polos opuestos y el huso comienza a dispersarse. Luego se forman sendas envolturas nucleares que se vuelven a formar alrededor de los dos conjuntos de cromosomas, que una vez más se vuelven difusos. En cada núcleo reaparecen los nucleólos.

 

CITOCINESIS

La citocinesis, que es la división del citoplasma, habitualmente, pero no siempre, acompaña a la mitosis, que es la división del núcleo. El proceso visible de citocinesis comienza generalmente durante la telofase de la mitosis y usualmente divide a la célula en dos partes casi iguales. En las células animales la citocinesis resulta de las constricciones de la membrana celular entre dos núcleos. En las células vegetales el citoplasma se divide por la confluencia de vesículas para formar la placa celular, dentro de la cual se forma posteriormente pared celular. En ambos casos, el resultado es la producción de dos células nuevas, separadas. Como resultado de la mitosis, cada una ha recibido una copia exacta del material genético de la célula materna y, después de la citocinesis, aproximadamente la mitad del citoplasma y de los orgánulos.

División o reproducción celular

 

Las células se reproducen duplicando tanto su contenido nuclear como el citoplasmático y luego

dividiéndose en dos. La etapa o fase de división posterior es el medio fundamental a través del

cual todos los seres vivos se propagan.

En especies unicelulares como las bacterias y las levaduras, cada división de la célula única

produce un nuevo organismo.

Es especies pluricelulares se requieren muchas secuencias de divisiones celulares para crear un

nuevo individuo; la división celular también es necesaria en el cuerpo adulto para reemplazar las

células perdidas por desgaste, deterioro o por muerte celular programada.

Así, un humano adulto debe producir muchos millones de nuevas células cada segundo

simplemente para mantener el estado de equilibrio y si la división celular se detiene el individuo moriría en

pocos días.

El ciclo celular comprende el conjunto de procesos que una célula debe realizar para cumplir la replicación

exacta del ADN y la segregación (separación o división) de los cromosomas replicados en dos células

distintas.

La gran mayoría de las células también doblan su masa y duplican todos sus orgánulos

citoplasmáticos en cada ciclo celular: De este modo, durante el ciclo celular un conjunto complejo de

procesos citoplasmáticos y nucleares tienen que coordinarse unos con otros.

Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en

tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han

surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división.

En lo que respecta a la división o reproducción del núcleo celular (segunda etapa del ciclo

celular), existen dos variantes, dependiendo del tipo de célula que deba dividirse o reproducirse:

la mitosis y la meiosis.

Mitosis

La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas.

Las células somáticas de un organismo eucariótico son todas aquellas que no van a convertirse en

células sexuales.

La mitosis, entonces, es el proceso de división o reproducción nuclear (del núcleo) de cualquier

célula que no sea germinal (sexual). En ella, una de las estructuras más importantes son

los cromosomas, formados por el ADN y lasproteínas presentes en el núcleo.

Una manera de describir un cromosoma en forma sencilla sería: corresponde a dos brazos, los

cuales están unidos por el centrómero, en los brazos se ordena el ADN.

Las etapas más relevantes de la mitosis son:

Interfase: Es el tiempo que pasa entre dos mitosis o división del núcleo celular. En ella, ocurre la duplicación

del número de cromosomas (es decir, del ADN). Así, cada hebra de ADN forma una copia idéntica a la inicial.

Las hebras de ADN duplicadas se mantienen unidas por el centrómero.

La finalidad de esta duplicación es entregar a cada célula nueva formada la misma cantidad de material

genético que posee la célula original. Además, también se duplican otros organelos celulares como, por

ejemplo, los centríolos que participan directamente en la mitosis.

Terminada la interfase, que es la primera etapa del ciclo celular; comienza la mitosis propiamente tal

(división de la célula), que se ha subdividido en cuatro etapas:

Profase: las hebras de ADN se condensan y van adquiriendo una forma determinada llamada cromosoma.

Desaparecen la membrana nuclear y el nucléolo. Los centríolos se ubican en puntos opuestos en la célula y

comienzan a formar unos finos filamentos que en conjunto se llaman huso mitótico.

Nótese que el núcleo (ya sin membrana) y todos los componentes celulares están

dispersos dentro del citoplasma.

Metafase: las fibras del huso mitótico se unen a cada centrómero de los

cromosomas. Estos se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, cada uno unido a su

duplicado.

Anafase: los centrómeros se duplican, por lo tanto, cada duplicado del cromosoma se

separa y es atraído a su correspondiente polo, a través de las fibras del huso.  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.

Telofase: en ella se desintegra el huso mitótico, la membrana nuclear y el nucléolo

reaparecen, los nuevos cromosomas pierden su forma definida y se transforman en

hebras o largos filamentos de ADN.

Terminada la telofase se forman dos núcleos idénticos en relación con la cantidad y calidad de ADN que

posee cada célula nueva.

A medida que va ocurriendo la telofase, el citoplasma comienza a separarse en la región de la línea

ecuatorial en dos porciones iguales hasta que forma dos células idénticas entre sí. Este proceso, que

representa una verdadera división del citoplasma que hasta allí contiene dos núcleos, se

llama citoquinesis.

La mitosis (división del núcleo) junto con la citoquineis (división del citoplasma) representa la forma de

reproducción para los organismos unicelulares.  A los organismos pluricelulares, este mismo proceso les

permite reemplazar células muertas o desgastadas, el crecimiento, la cicatrización, la formación de nuevos

tejidos, etcétera.

Ver: PSu: Biología;

Pregunta 09_2006

Pregunta 02_2007

Pregunta 03_2007

 

Meiosis

Debemos recordar que los organismos superiores que se reproducen de forma sexual se forman a partir de la

unión de dos células sexuales especiales denominadas gametos.

Esquema que

muestra de

modo resumido

el proceso de

mitosis.

Los gametos se originan mediante meiosis, proceso exclusivo de división de las células

germinales (o células sexuales).

La meiosis es un mecanismo de división celular que a partir de una céluladiploide (2n)

permite la obtención de cuatro células haploides (n) con diferentes combinaciones de

genes.

La meiosis consta de dos divisiones sucesivas de la célula con una única replicación del

ADN (previa a la primera división o meiosis I). El producto final son cuatro células

con n cromosomas

La meiosis se diferencia de la mitosis en que sólo se transmite a cada célula nueva un

cromosoma de cada una de las parejas (hay 23 parejas, por tanto son 46 cromosomas)

de la célula original. Por esta razón, cada gameto contiene la mitad del número de

cromosomas que tienen el resto de las células del cuerpo (o sea, 23 cromosomas).

Cuando en la fecundación se unen dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto,

contiene toda la dotación doble de cromosomas (46). La mitad de estos cromosomas

proceden de un progenitor y la otra mitad del otro.

La meiosis, entonces, consiste en dos divisiones sucesivas de una célula diploide

(primera y segunda división meiótica), acompañadas por una sola división de sus

cromosomas.

En los organismos multicelulares (el hombre es uno de ellos), la meiosis ocurre únicamente en los órganos

encargados de la formación de células sexuales. Estos órganos se denominan gónadas en los animales y

son los ovarios de la hembra, que producen gametos femeninos u óvulos, y los testículos del macho, que

generan gametos masculinos o espermatozoides.  En las plantas con flores (fanerógamas o espermatófitas),

la meiosis opera en determinadas estructuras florales: "ovario" y " antera".

Debido a que la meiosis consiste en dos divisiones celulares, estas se distinguen como Meiosis I y Meiosis II.

Ambos sucesos difieren significativamente de los de la mitosis.

Cada división meiotica se divide formalmente en los estados de: Profase, Metafase, Anafase y Telofase. De

estas la más compleja y de más larga duración es la Profase I, que tiene sus propias divisiones: Leptoteno,

Citogeno, Paquiteno, Diploteno y Diacinesis.

 

Meiosis I

Las características típicas de la meiosis I solo se hacen evidentes después de la replicación del

ADN (primera etapa del ciclo celular), cuando en lugar de separarse las cromátidas hermanas se comportan

como bivalentes o una unidad, como si no hubiera ocurrido duplicación formando una estructura con el

cromosoma homólogo (también bivalente) con cuatro cromátidas.

Las estructuras bivalentes se alinean sobre el huso, posteriormente los dos homólogos duplicados se separan

desplazándose hacia polos opuestos, a consecuencia de que las dos cromátidas hermanas se comportan

como una unidad, cuando la célula meiótica se divide cada célula hija recibe dos copias de uno de los dos

homólogos. Por lo tanto, las dos progenies de esta división contienen una cantidad doble de ADN, pero estas

difieren de las células diploides normales.  

Profase I

Al comienzo de la profase I, los cromosomas aparecen como hebras únicas, muy delgadas, aunque el

material cromosómico (ADN) ya se ha duplicado en la interfase que precede a la meiosis.

Muy pronto, los cromosomas homólogos se atraen entre sí, colocándose uno junto al otro, para formar parejas

que se correspondan y contactan íntimamente en toda su extensión.

La meiosis

consta de dos

divisiones

celulares

sucesivas

(meiosis I y

meiosis II) con

una sola

replicación del

material

genético, previa

a la primera

división.

En este proceso de apareamiento, llamado sinapsis, cada pareja de homólogos

incluye un cromosoma de origen "paterno" y un cromosoma de origen "materno",

ambos en proceso de condensación.

A medida que continúan acortándose y engrosando, se hace visible que cada

cromosoma está constituido por dos cromátidas hermanas unidas por

uncentrómero, de modo que la pareja de homólogos forma, en conjunto, una

estructura de cuatro cromátidas, la tétrada.

Mientras integran una tétrada, las cromátidas no hermanas intercambian porciones

homólogas, fenómeno conocido como entrecruzamiento.  La recombinación de

material hereditario en el entrecruzamiento contribuye a la variación de la

descendencia.

Ver: PSU: Biología; Pregunta 05_2006

Durante la profase I, la célula sufre cambios similares a los estudiados en la mitosis.  Los centríolos (si

existen) se separan y aparecen el huso y los ásteres.  La membrana nuclear y el nucléolo terminan

desintegrándose.

En síntesis, la principal diferencia entre la profase I en la meiosis y la profase de la mitosis radica en

la sinapsis, proceso exclusivo de la meiosis, puesto que no ocurre en la mitosis.

Etapas de la Profase I

Leptoteno: 

       En esta fase, los cromosomas se hacen visibles, como hebras largas y finas. Otro

aspecto de la fase leptoteno es el desarrollo de pequeñas áreas de engrosamiento a lo

largo del cromosoma, llamadas cromómeros, que le dan la apariencia de un collar de

perlas. 

Cigoteno: 

      Es un período de apareamiento activo en el que se hace evidente que la dotación

cromosómica del meiocito corresponde de hecho a dos conjuntos completos de

cromosomas. Así, pues, cada cromosoma tiene su pareja, cada pareja se denomina par

homólogo y los dos miembros de la misma se llaman cromosomas homólogos.

Intercambio de

fragmentos

entre cromátidas

homólogas por

entrecruzamient

o de

cromosomas

homólogos.

Paquiteno: 

      Esta fase se caracteriza por la apariencia de los cromosomas como hebras gruesas

indicativas de una sinapsis completa. Así, pues, el número de unidades en el núcleo es

igual al número n.

A menudo, los nucléolos son muy importantes en esta fase. Los engrosamientos

cromosómicos en forma de perlas, están alineados de forma precisa en las parejas

homólogas, formando en cada una de ellas un patrón distintivo

Diploteno:

      Ocurre la duplicación longitudinal de cada cromosoma homólogo, al ocurrir este

apareamiento las cromátidas homólogas parecen repelerse y separarse ligeramente y

pueden apreciarse unas estructuras llamadas quiasmas entre las cromátidas. La

aparición de estos quiasmas nos hace visible el entrecruzamiento ocurrido en esta

fase. 

Diacinesis:

     Esta etapa no se diferencia sensiblemente del diploteno, salvo por una mayor

contracción cromosómica. Los cromosomas de la interfase, en forma de largos

filamentos, se han convertido en unidades compactas mucho más manejables para los

desplazamientos de la división meiótica.

Metafase I

Esta etapa de la primera división meiótica también difiere sustancialmente de la

mitosis.

Al llegar a esta etapa la membrana nuclear y los nucléolos han desaparecido y cada

pareja de cromosomas homólogos ocupa un lugar en el plano ecuatorial. En esta fase

los centrómeros no se dividen; esta ausencia de división presenta una diferencia

importante con la meiosis. Los dos centrómeros de una pareja de cromosomas

homólogos se unen a fibras del huso de polos opuestos.

Además, los diferentes pares de cromosomas homólogos se distribuyen a ambos lados

del ecuador de la célula en forma independiente y al azar, vale decir, algunos

cromosomas de origen paterno o materno se colocan en un lado del plano ecuatorial y,

el resto, en el lado opuesto.

Para tal ordenamiento, la única regla es que cada cromosoma de origen paterno quede

siempre enfrentado a su homólogo de procedencia materna; pero el hemisferio celular

que ocupa cualquiera de ellos depende sólo de la casualidad.

Como consecuencia de esta distribución al azar, cuando se separan los dos grupos cromosómicos en

dirección al polo de su respectivo hemisferio, cada conjunto incluye una mezcla casual de cromosomas

Meiosis:

Metafase I.

maternos y paternos, lo que se traduce finalmente en una amplia variedad de combinaciones cromosómicas

en los gametos, fenómeno conocido como permutación cromosómica.

Expresado de otra manera, cada gameto poseerá un material hereditario diferente del de los otros.

Esta orientación de cromátidas al azar antes de su desplazamiento hacia los polos concuerda con la Segunda

ley de Mendelllamada de la Asociación independiente.

 

Anafase I

Como en la mitosis, esta anafase comienza con los cromosomas moviéndose hacia los polos. .

Precisamente es en esta etapa de anafase I de la meiosis I cuando ocurre la separación de

los cromosomas homólogos, momento en el que ocurre realmente la haploidia cuando cada miembro de

una pareja homóloga se dirige a un polo opuesto y se cumple con lo establecido por Mendel.

Telofase I

Esta telofase y la interfase que le sigue, llamada intercinesis, son aspectos variables de la meiosis I.

En muchos organismos, estas etapas ni siquiera se producen; no se forma de nuevo la membrana nuclear y

las células pasan directamente a la meiosis II.

En otros organismos la telofase I y la intercinesis duran poco; los cromosomas se alargan y se hacen difusos,

y se forma una nueva membrana nuclear. En todo caso, nunca se produce nueva síntesis de ADN y no

cambia el estado genético de los cromosomas.

Meiosis II

La segunda división meiótica es una división ecuacional, que separa las cromátidas hermanas de las células

haploides (citos secundarios).

Esencialmente, la Meiosis II es una mitosis normal en la que las dos células producto de la meiosis

I separan, en la anafase II, las cromátidas de sus n cromosomas. Surgen así cuatro células con n cromátidas

cada una.

Segunda

división de la

meiosis.

 

Profase II

Esta fase se caracteriza por la presencia de cromosomas compactos (reordenados) en número haploide y por

el rompimiento de la membrana nuclear, mientras aparecen nuevamente las fibras del huso.

 Los centriolos se desplazan hacia los polos opuestos de las células.

Metafase  II

En esta fase, los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial. En este caso, las cromátidas aparecen, con

frecuencia, parcialmente separadas una de otra en lugar de permanecer perfectamente adosadas, como en la

mitosis.

Anafase II

Los centrómeros se separan y las cromátidas son arrastradas por las fibras del huso acromático hacia los

polos opuestos.

Ver: PSU: Biología; Pregunta 05_2010

Telofase  II

En los polos, se forman de nuevo los núcleos alrededor de los cromosomas.

En suma, podemos considerar que la meiosis supone una duplicación del material genético (fase de síntesis

del ADN) y dos divisiones celulares. Inevitablemente, ello tiene como resultado unos productos meióticos con

solo la mitad del material genético que el meiosito original.

La Meiosis en láminas

Profase I (temprana) Profase I (intermedia) Profase I (tardía)

En el cito primario los

cromosomas se ven como

filamentos muy delgados

Los cromosomas homólogos se

aparean (sinapsis) y se hacen

más cortos y gruesos

Cada cromosoma tiene dos

cromátidas hermanas unidas por

un centrómero. La membrana

nuclear empieza a desaparecer

Metafase I Anafase I Telofase I

Las tétradas se ordenan en el

ecuador del huso

Los cromosomas homólogos se

separan, dirigiéndose a los polos

opuestos. Los centrómeros no

se dividen

Se forman dos núcleos

haploides. Cada cromosoma

consta de dos cromátidas

adheridas a un centrómero

Citos secundarios Profase II Metafase II

Durante la intercinesis no hay

duplicación de material genético

En los citos secundarios los

cromosomas se recondensan. La

membrana nuclear comienza a

desaparecer y se reconstituye el

huso acromático

Los cromosomas se alinean en

el ecuador del huso como en la

mitosis

Anafase II Telofase II

Los centrómeros se dividen, separándose las

cromátidas hermanas. Los nuevos cromosomas

migran hacia los polos opuestos

Reconstrucción de los núcleos. Se completa la

citoquinesis formándose cuatro células haploides

que entran al periodo de interfase

Significado e importancia de la Meiosis

La meiosis no es un tipo de división celular diferente de la mitosis o una alternativa a ésta. La meiosis tiene

objetivos diferentes.

Uno de estos objetivos es la reducción cromosómica. Las células diploides se convierten en haploides.

Otro de sus objetivos es establecer reestructuraciones en los cromosomas homólogos mediante intercambios

de material genético. Por lo tanto, la meiosis no es una simple división celular. La meiosis está directamente

relacionada con la sexualidad y tiene un profundo sentido para la supervivencia y evolución de las especies.

A nivel genético, la meiosis es una de las fuentes de variabilidad de la información.

Básicamente, la meiosis es un mecanismo indispensable para asegurar la constancia del

número específico de cromosomas en los organismos sexuados.

 

Ya se ha visto que las dos divisiones meióticas reducen la cantidad de cromosomas del número diploide

(2n) (dos juegos de cromosomas) al haploide (n) (un juego de cromosomas), lo que posibilita la unión de dos

tipos diferentes de gametos para originar un cigoto diploide (con los dos juegos de cromosomas).

 Si la producción de gametos se hiciera por mitosis, la fusión de ellos duplicaría el número cromosómico del

cigoto.  Así, en la especie humana con 46 cromosomas por célula, la unión del óvulo y el espermatozoide

daría lugar a un huevo con 92 cromosomas. 

Al repetirse el mismo proceso, las generaciones sucesivas duplicarían indefinidamente la cantidad de material

cromosómico en cada célula, de manera que la prole siguiente poseería 184 cromosomas, la subsiguiente

368 y, al llegar a la décima generación, los individuos tendrían sus células con 23.552 cromosomas en los

núcleos. Esta acumulación continua de material cromosómico haría imposible la existencia de cualquier

célula.

Además de garantizar la permanencia del número específico de cromosomas, la

meiosis es muy importante porque provee la continuidad del material hereditario de una

generación a la siguiente y, a la vez, contribuye a crear variabilidad en la

descendencia. 

El "entrecruzamiento" de los cromosomas paternos y maternos durante la profase I y la

"combinación al azar" de esos mismos cromosomas en la metafase I, determinan la

producción de una gran variedad de gametos por cada progenitor.

Ver: PSU: Biología; Pregunta 01_2006

Como los gametos masculino y femenino también se unen al azar para formar un

cigoto, se puede afirmar que este proceso de fusión y la meiosis que le precede, son

importantes fuentes de variabilidad dentro de las especies que presentan reproducción

sexual.

 La variación en la descendencia constituye la base de los cambios evolutivos que

ocurren con el tiempo.  Los individuos que, por sus características hereditarias, pueden

adaptarse mejor a las condiciones ambientales tienen mayores oportunidades de

sobrevivir y dejar más descendientes que los individuos con rasgos hereditarios menos

favorables.

Ver: Las leyes de Mendel

 

Comparación

gráfica entre

mitosis y

meiosis.

 

DIFERENCIAS ENTRE LA MITOSIS Y LA MEIOSIS

(CUADRO RESUMEN)

MITOSIS MEIOSIS

A nivel genético

Reparto exacto del material genético. Segregación al azar de los

cromosomas homólogos y entrecruzamiento

como fuente de variabilidad genética.

Las células

haploides

resultantes de la

meiosis se van a

convertir en las

células sexuales

reproductoras:

los gametos o

en células

asexuales

reproductoras:

las esporas.

A nivel celular

Como consecuencia de lo anterior se forman

células genéticamente iguales.

Produce una reducción del juego

de cromosomas a la mitad exacta de

los cromosomas homólogos.

A nivel orgánico

Se da este tipo de división en los organismos

unicelulares para su reproducción asexual y en

pluricelulares para su desarrollo, crecimiento y la 

reparación y regeneración de tejidos y órganos.

Sirve para la formación de las

células reproductoras sexuales: los gametos,

o las células reproductoras asexuales:

lasesporas.