Mitosis, Meiosis y Reproducción Celular: Fases y Procesos

Ciclo Celular: Mitosis

La mitosis es un proceso fundamental de división celular. Se divide en varias fases:

• Profase: La envoltura nuclear comienza a desestructurarse y la cromatina, previamente dispersa, se condensa. En las células animales, el centriolo, ya duplicado, se divide y cada centriolo hijo migra a un polo celular. Entre ambos centriolos se organiza un sistema de microtúbulos que formará el huso acromático. Al final de la profase, la envoltura nuclear desaparece por completo.
• Metafase: La cromatina alcanza su máximo grado de condensación. Los cromosomas son claramente visibles y se observa que están replicados en dos cromátidas. Los cromosomas se unen a los microtúbulos del huso por una zona cercana al centrómero y migran al plano ecuatorial, donde se ordenan formando la placa metafásica.
• Anafase: Los microtúbulos del huso se acortan, tirando en direcciones opuestas de cada una de las dos cromátidas de cada cromosoma. Las cromátidas, ya separadas, son arrastradas hacia sus respectivos polos celulares. Al desplazarse, sus brazos se retrasan con respecto al centrómero, adoptando una característica forma de V, con el vértice dirigido hacia los polos.
• Telofase: Las cromátidas, convertidas en cromosomas hijos, situadas ya cerca de los polos, se rodean de una nueva membrana nuclear y comienzan a descondensarse. Desaparecen los microtúbulos del huso y quedan constituidos los dos núcleos hijos.

Diploide y Haploide

Es fundamental entender la diferencia entre células diploides y haploides:

• Diploide (2n): En las especies diploides, cada cromosoma tiene un homólogo; la dotación cromosómica está constituida por dos series de n cromosomas.
• Haploide (n): En las especies haploides, la dotación cromosómica está constituida por una sola serie de n cromosomas.

Citocinesis: División del Citoplasma

La citocinesis es el proceso de división del citoplasma que sigue a la mitosis, y varía entre células animales y vegetales:

• En animales: A la altura del plano ecuatorial del huso acromático, bajo la membrana plasmática, se forma un anillo de filamentos contráctiles que se estrecha progresivamente hasta separar las dos células hijas.
• En vegetales: Se forma un tabique de separación entre las células hijas (fragmoplasto), a partir de vesículas derivadas del aparato de Golgi. En el espacio vacío del fragmoplasto, las células depositan sustancias para construir una primera lámina media de separación. A ambos lados de esta, cada célula hija fabrica su propia pared celular añadiendo capas de celulosa.

Renovación Celular

La división celular es crucial para el crecimiento y la sustitución de células que mueren por un proceso natural o que han sido destruidas, por ejemplo, al producirse una herida.

Reproducción Sexual y Asexual

Reproducción Sexual

El objetivo de la reproducción sexual es generar descendientes con caracteres diferentes a los de los progenitores. Esto se logra mediante:

1. Formación de gametos: Células especializadas que transportan la información genética de los progenitores. La reducción a la mitad del número de cromosomas se produce en un tipo de división nuclear, diferente de la mitosis, llamada meiosis.
2. Formación de la célula huevo o cigoto: Mediante la unión de los gametos (fecundación) y la fusión de sus núcleos (cariogamia).
3. Desarrollo del cigoto: El cigoto se divide por mitosis y origina un individuo con los caracteres combinados de sus progenitores.

Tipos de Reproducción Sexual

• Isogamia: Los dos tipos de gametos son morfológicamente iguales, aunque de comportamiento distinto.
• Anisogamia: Se producen dos tipos de gametos morfológicamente distintos. El gameto femenino, generalmente inmóvil y de gran tamaño, se denomina óvulo en animales y oosfera en vegetales. El gameto masculino, móvil y pequeño, se denomina espermatozoide en animales y anterozoide en vegetales.

Unisexualidad y Hermafroditismo

• Especies unisexuales o dioicas: Existen dos tipos de individuos según posean gónadas masculinas o femeninas (sexos separados). Es frecuente el dimorfismo sexual (diferencias morfológicas entre individuos de uno y otro sexo).
• Especies hermafroditas o monoicas: Los individuos poseen ambos tipos de gónadas y producen los dos tipos de gametos. Puede ocurrir la autofecundación o la fecundación cruzada, en la que dos individuos hermafroditas se aparean y fecundan mutuamente.

Partenogénesis

En algunas especies, pueden desarrollarse óvulos sin fecundar, dando lugar a adultos normales. Hay dos tipos:

• Partenogénesis meiótica o haploide: El óvulo se origina mediante meiosis y es haploide; da lugar siempre a machos.
• Partenogénesis ameiótica o diploide: No hay meiosis y el óvulo se forma por mitosis. Puede dar lugar a machos o hembras.

Reproducción Asexual

Tipos de reproducción asexual:

• Bipartición: Se da en organismos unicelulares. La célula se divide en dos partes iguales por mitosis.
• Gemación:
  • En organismos unicelulares: Tras la división del núcleo, el citoplasma se divide desigualmente, resultando en dos células hijas de diferente tamaño.
  • En organismos pluricelulares: Se separa un grupo de células del cuerpo del progenitor (una yema), que dará lugar a un nuevo individuo.
• Escisión o fragmentación: Rotura espontánea del organismo progenitor en dos o más fragmentos, cada uno de los cuales genera un individuo completo.
• Regeneración: Proceso por el cual algunos organismos pluricelulares pueden volver a formar partes perdidas debido a una lesión. Se diferencia de la escisión en que la rotura es causada por un factor externo, no es espontánea.
• Esporulación: Divisiones sucesivas del núcleo de una célula materna. Cada núcleo hijo se rodea de una porción de citoplasma y se aísla mediante una membrana dentro de la célula madre. Finalmente, se liberan las células hijas (esporas) al romperse la membrana de la célula madre.

Meiosis: La División Reduccional

La meiosis es un tipo especial de división celular que reduce a la mitad el número de cromosomas, esencial para la reproducción sexual.

Primera División Meiótica

• Profase I:
  1. Los filamentos de ADN, ya duplicados, se condensan y los cromosomas se hacen visibles. Cada cromosoma está replicado en dos cromátidas hermanas.
  2. Cada cromosoma se aparea con su homólogo (sinapsis).
  3. Las cromátidas homólogas se unen en puntos formando quiasmas, donde ocurren roturas e intercambios de segmentos de ADN (entrecruzamiento).
  4. El entrecruzamiento origina cromosomas con combinaciones nuevas de genes (recombinación genética).
• Metafase I: Los pares de cromosomas homólogos migran al plano ecuatorial del huso, formando la placa metafásica doble.
• Anafase I: Se separan los cromosomas homólogos, yendo uno de cada par hacia un polo celular diferente.
• Telofase I: Se forman los núcleos de las dos células hijas. Cada una ha recibido un solo juego completo de cromosomas homólogos, replicados en dos cromátidas.

Segunda División Meiótica

• Profase II: Los cromosomas se condensan nuevamente. Los eventos son similares a la profase de la mitosis.
• Metafase II: Los cromosomas se alinean en el plano ecuatorial, formando la placa metafásica sencilla.
• Anafase II: Se separan las cromátidas de cada cromosoma, emigrando cada una a su respectivo polo celular.
• Telofase II: Se reconstruyen los núcleos de las células hijas. Cada núcleo ha recibido un solo juego completo de cromosomas (una sola cromátida).

Conceptos Clave

• Gametos: Células haploides que se unen para originar el cigoto diploide.
• Esporas: Células haploides que pueden originar, por mitosis, un organismo haploide sin unirse a otra célula.
• Clon: Grupo de células u organismos genéticamente idénticos.
• Clonación: Método que permite desarrollar un animal o una planta a partir de una célula somática.
• Polinización: Proceso por el cual los granos de polen (que contienen los gametos masculinos) son transportados desde los estambres hasta los estigmas de los carpelos (que contienen los óvulos). Puede ser autopolinización (en la misma planta) o polinización cruzada (entre plantas diferentes). También puede ser anemógama (por el viento) o entomógama (por insectos, aves, etc.).
• Ciclo biológico de las espermatofitas: Ciclo diplohaplonte, donde alternan una generación haploide (gametofito) y otra diploide (esporofito).
• Tipos de ciclos biológicos:
  • Diplonte: El adulto es diploide y los gametos son el único estadio haploide (ej. animales).
  • Haplonte: El adulto es haploide y el cigoto es el único estadio diploide (ej. muchos hongos).
  • Diplohaplonte/Haplodiplonte: Hay estadios adultos diploides (esporofito) y haploides (gametofito) (ej. plantas).
• Germinación de la semilla: Inicio del desarrollo de la semilla en condiciones favorables.
• Doble fecundación: Proceso en plantas donde un núcleo espermático se fusiona con la oosfera (formando el embrión) y el otro se fusiona con los núcleos secundarios (formando el albumen).
• Metamorfosis: Cambios en la forma de un organismo durante su desarrollo. Puede ser sencilla (sin etapa de inactividad) o complicada (con fase de ninfa o pupa).
• Gametogénesis: Formación de gametos. Incluye la espermatogénesis (formación de espermatozoides) y la oogénesis (formación de óvulos).
• Espermatozoide: Gameto masculino con cabeza (con acrosoma) y cola (flagelo).
• Óvulo: Gameto femenino con vitelo y gránulos corticales.
• Fecundación: Unión de un espermatozoide y un óvulo, seguida de la cariogamia (fusión de núcleos).
• Gastrulación: Proceso por el cual las células de la blástula se disponen en capas (hojas embrionarias). Puede ser diblástica (dos capas: ectodermo y endodermo) o triblástica (tres capas: ectodermo, endodermo y mesodermo).
• Organogénesis: Formación de los órganos a partir de las hojas embrionarias.
• Membranas extraembrionarias: Membranas que se originan a partir del embrión pero no son parte de él (saco vitelino, amnios, corion, alantoides).
• Biodiversidad/Diversidad biológica: Variedad de la vida, incluyendo diversidad específica, genética y ecológica.
• Especie: Concepto biológico que se aplica a individuos con reproducción sexual que coexisten y pueden reproducirse.
• Endemismos/Especies endémicas: Especies que viven en una zona limitada y definible del planeta.
• Gen: Segmentos de ADN que llevan información genética.
• Hábitat: Lugar donde vive un organismo o una especie.
• Mutación: Cambio en el material genético. Puede ser génica (afecta a un gen) o cromosómica (afecta a segmentos de cromosomas o cromosomas enteros). Puede ser germinal (en células reproductoras) o somática (en células no reproductoras).
• Ecosistema: Comunidad de organismos y su entorno físico, interactuando como una unidad.