Mitosis en Célula Vegetal

a) ¿De qué proceso se trata?

El proceso observado en las imágenes es una mitosis en una célula vegetal. Constituye un sistema de reproducción asexual, en el cual se reparte equitativamente el material cromosómico entre las dos células hijas, con lo que se asegura que la información genética se transmita sin variación de unas células a otras. Una de las diferencias que plantea este tipo celular frente a las animales radica en el proceso de citocinesis o división citoplasmática, en el que debido a la rigidez de la pared celular no hay estrangulamiento. La separación se produce a través de la formación de un tabique de separación (fragmoplasto) que se forma a partir de la fusión de los microtúbulos polares residuales del huso mitótico con vesículas del aparato de Golgi cargadas de los precursores de la pared celulósica.

b) Di el nombre de las distintas fases que identifiques en el esquema:

Las fases representadas corresponden a la interfase y a las cuatro fases en las que se divide la mitosis (profase, metafase, anafase y telofase)

A. Interfase

Es la etapa del ciclo celular que transcurre entre dos divisiones mitóticas sucesivas, abarca la mayor parte del ciclo celular y en la cual la célula duplica su material genético y se prepara para dividirse.

B. Anafase

Los cromosomas se rompen por el centrómero y las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan bruscamente y se produce un desplazamiento de las cromátidas hacia los polos opuestos de la célula debido al acortamiento progresivo de los microtúbulos cinetocóricos. A su vez, se alarga el huso y se separan los polos celulares, este alargamiento progresivo se produce por el crecimiento de los microtúbulos polares.

C. Telofase

Se caracteriza porque cada grupo de cromátidas alcanza un polo opuesto de la célula. Alrededor de cada grupo de cromátidas, libres de microtúbulos, comienza a formarse de nuevo la lámina fibrosa y la doble membrana nuclear, reaparece el nucleólo y comienza el proceso de desenrrollamiento de los cromosomas para adquirir de nuevo la estructura de fibra cromatínica.

D. Metafase

Se caracteriza porque los cromosomas se sitúan en el ecuador del huso y alcanzan su máximo grado de empaquetamiento. Se completa la desaparición de la membrana celular y el huso mitótico. Los microtúbulos cinetocóricos sitúan a los cromosomas en el plano ecuatorial del huso, de manera que uno de los cinetocoros se une a los microtúbulos que provienen de uno de los polos y el otro cinetocoro se une a los que provienen del polo opuesto.

E. Profase

El nucleólo deja de ser visible y los cromosomas comienzan a hacerse visibles con sus dos cromátidas unidas por el centrómero. Los microtúbulos del citoesqueleto se reorganizan y se forma el huso mitótico, un extraordinario sistema de microtúbulos, que servirá para arrastrar las cromátidas de cada cromosoma hacia los polos opuestos de la célula. Las células vegetales no poseen centriolos y los microtúbulos parten de zonas densas del citoplasma que ejercen la función de organizador microtubular. Al final de la profase, la lámina fibrosa se disgrega y empieza a desaparecer la envoltura nuclear, pues la doble membrana se fragmenta en vesículas membranosas similares a las del RE, lo que permite la mezcla del citoplasma con el nucleoplasma.

a) Nombra cada uno de los periodos, indicados como A y B.

El periodo A corresponde a una fase del ciclo celular denominada interfase, que corresponde al período de tiempo que transcurre entre dos mitosis sucesivas y ocupa la mayor parte del ciclo celular. Este período se caracteriza por una gran actividad metabólica; la célula aumenta de tamaño y duplica su material genético preparándose para la división celular.

Se distinguen tres periodos:

• Fase G1: En ella se sintetizan los compuestos necesarios (ARN, proteínas, lípidos, glúcidos, etc.) para que la célula aumente de tamaño. En las células que no entran en mitosis pasan a un estado llamado G₀ o quiescencia, pueden permanecer en este estado indefinidamente como es el caso de células especializadas musculares o nerviosas, o bien temporalmente como ocurre en el caso de los fibroblastos de la piel y las células del músculo liso.
• Fase S: Una vez la célula ha doblado su tamaño, se inicia la síntesis de ADN y la replicación de los cromosomas, con el fin de que cada una de las células hijas obtenga una copia idéntica del genoma. También hay síntesis de histonas y duplicación de los centriolos.
• Fase G2: Es la segunda fase de crecimiento, en la que se transcriben y traducen ciertos genes para sintetizar determinadas proteínas necesarias para la división celular. Los cromosomas empiezan a concentrarse en estructuras más compactas.

El periodo B corresponde a la mitosis (división nuclear) y citocinesis (división del citoplasma).

b) Indica de manera ordenada, las etapas (5) que incluye el periodo B

Este periodo corresponde a la mitosis (división nuclear) y citocinesis (división del citoplasma). Las etapas en las que se divide la mitosis son:

1. Profase: El nucleólo deja de ser visible y los cromosomas comienzan a hacerse visibles con sus dos cromátidas unidas por el centrómero. Los microtúbulos del citoesqueleto se reorganizan y se forma el huso mitótico, un extraordinario sistema de microtúbulos, que servirá para arrastrar las cromátidas de cada cromosoma hacia los polos opuestos de la célula. Las células vegetales no poseen centriolos y los microtúbulos parten de zonas densas del citoplasma que ejercen la función de organizador microtubular (COM). Al final de la profase, la lámina fibrosa se disgrega y empieza a desaparecer la envoltura nuclear, pues la doble membrana se fragmenta en vesículas membranosas similares a las del RE, lo que permite la mezcla del citoplasma con el nucleoplasma.
2. Metafase: Se caracteriza porque los cromosomas se sitúan en el ecuador del huso y alcanzan su máximo grado de empaquetamiento. Se completa la desaparición de la membrana celular y el huso mitótico. Los microtúbulos cinetocóricos sitúan a los cromosomas en el plano ecuatorial del huso, de manera que uno de los cinetocoros se une a los microtúbulos que provienen de uno de los polos y el otro cinetocoro se une a los que provienen del polo opuesto.
3. Anafase: Los cromosomas se rompen por el centrómero y las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan bruscamente y se produce un desplazamiento de las cromátidas hacia los polos opuestos de la célula debido al acortamiento progresivo de los microtúbulos cinetocóricos. A su vez, se alarga el huso y se separan los polos celulares, este alargamiento progresivo se produce por el crecimiento de los microtúbulos polares.
4. Telofase: Se caracteriza porque cada grupo de cromátidas alcanza un polo opuesto de la célula. Alrededor de cada grupo de cromátidas, libres de microtúbulos, comienza a formarse de nuevo la lámina fibrosa y la doble membrana nuclear, reaparece el nucleólo y comienza el proceso de desenrrollamiento de los cromosomas para adquirir de nuevo la estructura de fibra cromatínica.
5. Citocinesis: Es la división del citoplasma que se produce al final de la mitosis y que da lugar a dos células hijas. En las células vegetales, la citocinesis se produce por la formación de un tabique de separación llamado fragmoplasto.

¿Cómo se denomina cada proceso de división?

El proceso I corresponde a la mitosis y el proceso II a la meiosis.

b) ¿Qué dotación cromosómica puede o debe tener la célula para someterse a cada tipo de proceso de división?

Las células que se someten a la mitosis pueden ser diploides o haploides, sin embargo, las células que se dividen por meiosis deben de ser diploides ya que se trata de un proceso reduccional donde las células resultantes poseen la mitad de la información genética. Otra de las razones por las que la meiosis se realiza a partir de células diploides es que necesitan que dos pares de cromosomas homólogos se emparejen formando tétradas y se realice el sobrecruzamiento entre cromátidas no hermanas que da lugar a la recombinación genética.

c) ¿Cuál es la importancia genética del proceso II de división?

La importancia radica a varios niveles:

• A nivel genético: Se produce la recombinación de genes durante el sobrecruzamiento. Las células hijas son haploides, y sus cromátidas no son iguales entre sí. Todo ello aumenta la variabilidad de la información genética que lleva la célula, con lo cual los descendientes son distintos entre sí y distintos a los progenitores. Esta variabilidad genética es el motor de la evolución.
• A nivel celular: Se pasa de células diploides a haploides.
• A nivel orgánico: Las células resultantes son los gametos o esporas. La fusión de gametos con la mitad de cromosomas garantiza que se mantenga el número cromosómico del organismo.

d) En los organismos pluricelulares, ¿qué tipo de células sufrirán el proceso II?

Las células que sufren meiosis en los organismos pluricelulares son los que van a producir los gametos, que siempre han de ser células haploides, de forma que al unirse en la fecundación originen un cigoto diploide. En todos los animales vertebrados, incluida la especie humana, la gametogénesis masculina se realiza en los testículos, se llama espermatogénesis y originan los espermatozoides a partir de células diploides llamadas espermatocitos. La gametogénesis femenina es la ovogénesis; tiene lugar en los ovarios y da lugar a los óvulos a partir de los ovocitos.

a) ¿De qué macromolécula se trata?

Se trata de un complejo nucleoproteico denominado cromatina, formado por ADN combinado con proteínas de dos clases: histónicas y no histónicas. La cromatina forma un entramado de estructura fibrilar en las que se aprecian diferentes niveles de organización durante el ciclo celular: nucleosoma, collar de perlas, fibra de 30 nm (solenoide), fibra de 700 nm y concluye con estructuras de 1400 nm que se corresponden con los cromosomas metafásicos.

b) Identifica los números con cada una de las siguientes estructuras: solenoide, telómero, histona, centrómero, nucleosoma.

• 3. Solenoide: Constituye una de las fases de compactación de la cromatina en la que la fibra de cromatina formada por un conjunto de nucleosomas (octámero de histonas rodeado por un filamento de ADN) sufre un enrollamiento helicoidal, que recibe el nombre de solenoide, con 6 nucleosomas por vuelta unidos mediante las histonas H1 que, a su vez, están unidas al ADN espaciador. Los solenoides se enrollan formando la cromatina del núcleo interfásico de la célula eucariota. Cuando la célula entra en división, el ADN se compacta aún más, formando los cromosomas.
• 1. Telómero: Son estructuras protectoras, situadas en cada uno de los extremos del cromosoma eucariótico, que evitan que se pierda información de los extremos en cada ciclo de replicación. En el ser humano, los telómeros contienen la secuencia TTAGGG repetida miles de veces y desempeñan importantes funciones: protegen a los cromosomas contra las nucleasas, evitan que los extremos de los cromosomas se fusionen entre sí y facilitan la interacción entre los extremos y la envoltura nuclear.
• 5. Histona: Son proteínas muy básicas, debido a la abundante presencia de aminoácidos arginina y lisina. Se han descrito cinco clases de histonas (H1, H2A, H2B, H3 y H4), todas ellas de bajo peso molecular.
• 2. Centrómero: Constituye un estrangulamiento que ocupa una posición variable y que une a las cromátidas hermanas.
• 4. Nucleosoma: Está formado por un núcleo constituido por dos capas cilíndricas superpuestas, compuesta de ocho unidades de histonas en el que se enrolla la molécula de ADN (146 pares de bases) al que da dos vueltas. Cada nucleosoma está separado por una sección de ADN no enrollado que recibe el nombre de ADN espaciador y uniendo a los segmentos de ADN que relacionan los nucleosomas está la histona H1 que no forma parte del nucleosoma.

c) ¿Cuál es la naturaleza química del número 5?

La naturaleza química de las histonas es proteica, estas tienen carácter básico debido a la abundante presencia de los aminoácidos lisina y arginina.

d) ¿Cuál es la principal función de la estructura englobada en el recuadro A?

La imagen corresponde a un cromosoma metafásico, no es más que un cromosoma doble, empaquetado y portátil, que se desplaza durante la división celular con el fin de que las cromátidas de cada cromosoma se repartan entre las dos células hijas sin ninguna dificultad. Se origina por la progresiva condensación de las fibras de cromatina de 30 nm y alcanza su máxima compactación en metafase.