Ciclo Celular

Es la sucesión de etapas ordenadas, coordinadas y reguladas por las que transcurre la vida de una célula. Se estructura en dos fases:

Interfase

Periodo del ciclo celular comprendido entre dos divisiones celulares. Es la etapa más larga y en ella la célula expresa sus genes, crece, duplica su ADN y se prepara para la fase M. Se divide en fases:

• Fase G0: Ciertas células muy especializadas detienen el progreso del ciclo celular y entran en este periodo en el que su ADN no se replica y la célula no se divide.
• Fase G1: Periodo de intensa actividad metabólica. La célula expresa sus genes e incrementa su tamaño y su número de orgánulos.
• Fase S: Sucede a la fase G1. En ella, la célula replica su ADN, con lo que se originan dos copias idénticas del material genético. Tras esta fase, el núcleo contiene el doble de ADN.
• Fase G2: Sucede a la fase S y en ella se sintetizan los productos que necesita la célula para la fase M. En las células animales, el centrosoma se duplica.

Fase M

Es la fase en la que se produce la división en dos células. La mitosis es la etapa durante la que se produce el reparto equitativo del material hereditario. La citocinesis es la última etapa de la división celular y consiste en la división del citoplasma, superponiéndose con las fases finales de la mitosis.

Mitosis

Es un tipo de división ecuacional, puesto que, a partir de una célula madre, se originan dos células hijas con el mismo número de cromosomas e idénticas. Se divide en fases:

• Profase: La cromatina duplicada en el periodo S se condensa formando cromosomas. En las células animales, los centrosomas migran a polos opuestos de la célula y se forma el huso mitótico. En las células vegetales, el huso mitótico se organiza a partir de dos regiones citoplasmáticas densas. Los microtúbulos del huso mitótico se unen a los centrómeros, y el nucléolo y la envoltura nuclear desaparecen.
• Metafase: Los cromosomas alcanzan su máximo grado de condensación y se disponen en el plano ecuatorial de la célula, formando la placa metafásica. En ella, las cromátidas hermanas de cada cromosoma miran hacia polos opuestos.
• Anafase: Los microtúbulos del huso tiran de las cromátidas hermanas en sentidos opuestos, rompiendo los cromosomas por su centrómero. Cada cromátida es arrastrada hacia un polo. Las cromátidas hermanas se convierten en cromosomas hijos individuales formados por una sola cromátida. El huso mitótico se alarga, lo que aumenta la separación entre los polos de la célula.
• Telofase: Los cromosomas hijos separados llegan a los polos y, progresivamente, se descondensan, de forma que vuelven al estado de cromatina y reaparecen los nucléolos. Se genera la envoltura nuclear alrededor de cada juego de cromosomas y se forman los núcleos hijos.

Citocinesis

Ocurre de forma progresiva a medida que avanza la segregación de los cromosomas. Se inicia al final de la anafase o comienzo de la telofase para concluir al final de la telofase.

En células animales:

• Bipartición: Consiste en la estrangulación del citoplasma en su parte central, lo que origina dos células hijas aproximadamente del mismo tamaño. Se produce por un estrechamiento progresivo del citoplasma a partir del surco de división.
• Gemación: El citoplasma se divide asimétricamente y uno de los núcleos hijos se introduce en un abultamiento denominado yema y se separa de la progenitora.
• Esporulación: Se producen numerosas mitosis consecutivas y cada núcleo hijo resultante se rodea de membrana y de una porción de citoplasma, y así se forman esporas que se liberan al romperse la célula madre.

En células vegetales:

Se produce mediante tabicación. La pared celular se forma por acreción de vesículas del aparato de Golgi, que forman un tabique en la región central del citoplasma. El tabique crece del centro a la periferia hasta dividir la célula en dos células hijas.

Meiosis

Es reductora porque genera cuatro células haploides a partir de una diploide. Requiere dos divisiones y nunca existe fase de replicación de ADN entre estas.

Meiosis I

• Profase I: La cromatina se condensa y las parejas de homólogos se emparejan, sobrecruzan e intercambian segmentos, cuyo resultado es la recombinación genética, introduciendo variabilidad genética. Se forma el huso acromático y desaparecen la envoltura nuclear y el nucléolo.
• Metafase I: Se forma la placa metafásica. La constituyen parejas de cromosomas homólogos unidos por sus centrómeros a los microtúbulos del huso y orientados hacia polos opuestos de la célula.
• Anafase I: Los cromosomas homólogos son arrastrados a polos opuestos al acortarse los filamentos del huso.
• Telofase I: Alrededor de cada juego haploide de cromosomas homólogos se desarrolla una envoltura nuclear transitoria y el citoplasma empieza a dividirse.

Meiosis II

• Profase II: Se desintegra la envoltura nuclear y se forma un nuevo huso acromático en cada célula hija. La cromatina se condensa y se originan cromosomas de dos cromátidas.
• Metafase II: Se forma la placa metafásica, constituida por los cromosomas unidos a los microtúbulos del huso con sus dos cromátidas hermanas orientadas a polos opuestos.
• Anafase II: Las cromátidas hermanas se separan al ser arrastradas por los microtúbulos del huso a sus respectivos polos.
• Telofase II: Se forman las envolturas nucleares alrededor de cada juego haploide de una cromátida. Éstos se descondensan y reaparecen los nucléolos. A la vez, se produce la citocinesis, con lo cual, al final, hay cuatro células haploides.

Variabilidad Genética en la Meiosis

Es muy importante, ya que garantiza la conservación del número de cromosomas en las especies con reproducción sexual e introduce variabilidad genética en la descendencia. Esto está vinculado a dos mecanismos:

• Recombinación genética: Es la mezcla de genes entre las cromátidas homólogas materna y paterna gracias a los sobrecruzamientos aleatorios que se producen entre ellas durante la profase I.
• Reparto aleatorio en las anafases: Los cromosomas paternos y maternos se disponen en la placa metafásica (arriba o abajo) de forma aleatoria. Gracias a esto, en cada meiosis se pueden generar dos gametos diferentes.

Mitosis vs. Meiosis

Ambas: Requieren una fase previa de duplicación de ADN, se observa la misma posición relativa de los cromosomas en cada una de las fases equivalentes y son mecanismos de división nuclear exclusivos de las células eucariotas.

Genética y Herencia Biológica

La genética es la ciencia que estudia la herencia biológica. La teoría mendeliana establece que los caracteres que los padres transmiten a su descendencia se transportan en unidades de información llamadas factores hereditarios, que se producen y transmiten independientemente unos de otros, y se unen por parejas en la descendencia (genes).

Teoría Cromosómica de la Herencia

Principios:

1. Los genes se localizan en los cromosomas.
2. Cada gen ocupa, dentro de su cromosoma, un sitio específico (locus).
3. Los genes se disponen de forma lineal a lo largo de su cromosoma.
4. Cada gen puede experimentar mutaciones, a partir de las cuales surgen nuevas variantes del gen (alelos).
5. Todos los alelos de un gen controlan un mismo carácter.
6. Los genes situados en un mismo cromosoma son genes ligados y constituyen un grupo de ligamiento.
7. Los genes ligados solo pueden transmitirse por separado a la descendencia si se produce sobrecruzamiento y recombinación genética entre ellos.

Herencia Autosómica y Ligada al Sexo

Se habla de herencia autosómica cuando los genes se localizan en los autosomas y de ligada al sexo si alguno de los genes se ubica en alguno de los cromosomas X e Y. Los cromosomas sexuales presentan fragmentos homólogos entre sí y diferenciales, lo que permite distinguir entre genes parcialmente ligados (si se sitúan en las regiones homólogas) y totalmente ligados (si se localizan en los segmentos diferenciales).

Genotipo y Fenotipo

El genotipo es el conjunto de genes que posee un individuo para caracteres hereditarios. Su manifestación externa es el fenotipo. Los organismos con un ciclo biológico diplonte poseen células somáticas diploides, lo que significa que disponen de parejas de cromosomas homólogos y portan dos alelos para cada carácter hereditario. Pueden ser homocigotos (cuando poseen dos alelos iguales, AA o aa) o heterocigotos (cuando tienen dos alelos distintos, Aa).

Interacción Genética Alélica

La interacción genética entre los alelos de un mismo gen se pone de manifiesto en los individuos heterocigotos.

• Dominancia completa: Un alelo A enmascara a otro alelo a. El fenotipo del heterocigoto es igual al del homocigoto dominante.
• Dominancia intermedia: Los dos alelos, A1 y A2, tienen la misma intensidad, por lo cual el fenotipo es una mezcla de ambos. Se denominan dominantes incompletos y el fenotipo del heterocigoto es una mezcla del fenotipo de los dos homocigotos.
• Codominancia: Los dos alelos tienen la misma intensidad. El fenotipo es la suma de ambos. Estos alelos se llaman codominantes. El fenotipo del heterocigoto incluye el fenotipo de los dos homocigotos.