INTERFASE

Es el periodo que antecede a una división, es una etapa que varía de duración dependiendo del tipo de célula que se estudie. A su vez, esta se subdivide en 4 etapas:

• Gap 1 o G1: es la primera etapa del ciclo celular, donde la célula comienza a crecer y a desarrollarse, por tanto, el gasto energético metabólico es altísimo. Es característica de esta etapa su especialización, la célula sufre transformaciones que le permiten cumplir una función determinada. La diferenciación celular se debe a la activación de ciertos genes.
• Gap 0 o G0: cuando una célula en G1 ha alcanzado una especialización tal que ha perdido su forma original, también pierde su capacidad de reproducirse, por tanto, no puede permanecer dentro del ciclo celular que contempla división. Es por esto que se mantiene fuera del ciclo en una etapa llamada G0. Las células que aquí se encuentran son altamente diferenciadas, como las neuronas, los glóbulos rojos y los gametos.
• Síntesis o S: esta etapa continúa a G1 si la célula no ha alcanzado gran especialización. Esto lo hace porque comienza a modificarse para la división. En S, la célula duplica su material genético, no en relación con la cantidad de cromosomas, sino en relación con la cantidad de cadenas de ADN, por esta razón también aquí hay síntesis de histonas. En esta etapa, el cromosoma simple se transforma en un cromosoma duplicado.
• Gap 2 o G2: la célula, una vez duplicado su material genético, prepara toda la maquinaria para la división, duplicando sus centriolos y sintetizando proteínas que van a formar parte de una estructura llamada huso mitótico.

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 las proteínas 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 citoquinesis (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.

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.

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.

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.

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.

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 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 Mendel llamada 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 conlo 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.

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.

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.