Apuntes de Biología. 2º Bachillerato. Profesora Cristina Sanz

EL NÚCLEO EN DIVISIÓN. EL CICLO CELULAR

CICLO CELULAR.- Son los procesos que tienen lugar en la célula entre dos divisiones consecutivas. Durante el ciclo celular podemos distinguir dos etapas bien diferenciadas: interfase y mitosis.

1.- INTERFASE. Durante la interfase celular no se observa ningún cambio ni fenómeno apreciable en la célula; es, sin embargo, una etapa de gran actividad fisiológica. La dividimos en las siguientes etapas:

- G1. ( El nombre de esta etapa viene del inglés “gap”, hueco) Tiene lugar entre el final de la división celular precedente y el comienzo de la síntesis de ADN (etapa S). Durante esta etapa la célula crece y desarrolla totalmente su citoplasma. Cuando la célula llega a un punto llamado R (de no retorno) se desencadenarán todos los acontecimientos que provocarán la nueva división celular y la entrada en la siguiente etapa de duplicación de ADN (etapa S). El período inmediatamente anterior al punto R se denomina G0 y determinadas células pueden permanecer indefinidamente en ese estado, células quiescentes.

- S. Es la etapa de síntesis de ADN, cada cromosoma hace una copia de sí mismo y como resultado aparecerán cromosomas dobles con dos cromátidas idénticas entre sí. Al final de esta etapa la célula se encuentra en un estado tetraploide.

- G2. Es el período que va desde el final de la etapa S hasta el comienzo de la mitosis o cariocinesis.

2.- MITOSIS. Es el proceso de la división celular, totalmente visible al microscopio óptico. Como consecuencia, aparecen dos células hijas, con la misma dotación cromosómica que la célula madre. Como resultado de la mitosis se produce el crecimiento y desarrollo de embriones y seres vivos en general y la regeneración de tejidos. Los procariotas no sufren mitosis. Artificialmente, se han dividido los procesos que tienen lugar durante la mitosis en:

- Profase: En ella, se pueden observar los siguientes fenómenos:

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- a) Se forma el huso acromático o mitótico: los centriolos ya duplicados durante la etapa S se dirigen a los polos de la célula. Los microtúbulos se organizan a su alrededor, formando el áster (mitosis astral) y posteriormente las fibras del huso acromático. Los vegetales, al no poseer centriolos, no poseen ásteres, y el huso tiene forma de tonel (mitosis anastral).

- b) Se condensa la cromatina y empiezan a visualizarse los cromosomas. El nucleolo desaparece.

- c) La envoltura nuclear desaparece.

- Metafase: El huso acromático ya está totalmente formado y la envoltura nuclear ya ha desaparecido. Los cromosomas, totalmente condensados, se sitúan en el centro de la célula formando la placa ecuatorial o metafásica. Están unidos a los microtúbulos del huso por los cinetocoros.

- Anafase: Las cromátidas de cada cromosoma se separan hacia los polos opuestos de la célula, arrastradas por los microtúbulos del huso.

- Telofase: Tiene lugar cuando las cromátidas ya han alcanzado los polos de la célula. Éstas empiezan a desespirilizarse y dejan de individualizarse formando otra vez cromatina. El nucleolo empieza a distinguirse. El huso acromático ha desaparecido totalmente y la envoltura nuclear se reconstituye. En este estado la célula ya tiene dos núcleos diploides.

3.- CITOCINESIS También llamado citodiéresis, es el proceso de división del

citoplasma. Es distinto en animales y en plantas:- En animales, se forma un surco en la membrana plasmática

que va estrechando el ecuador celular por acción de microfilamentos de actina y miosina (el anillo contráctil). Esta estrangulación comprime los microtúbulos del huso hasta convertirlos en un eje denso que finalmente se rompe.

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- En vegetales, vesículas del Aparato de Golgi se sitúan y se fusionan en el ecuador de la célula formando una estructura llamada fragmoplasto. El fragmoplasto está formado por dos membranas plasmáticas y dos paredes celulares separadas por una lámina media. Existen comunicaciones citoplasmáticas entre las nuevas células que darán lugar a los plasmodesmos.

4.- MEIOSIS. En determinadas ocasiones se produce una división celular llamada reduccional, en la que las células reducen a la mitad su dotación cromosómica. Así, una célula diploide sufre dos divisiones consecutivas y de esta forma se originan cuatro células haploides.

Este tipo de división tiene lugar cuando han de formarse gametos o cuando se han de originar organismos haploides (esporas haploides) partiendo de organismos diploides (alternancia de generaciones).

Los acontecimientos que tienen lugar en la célula son los siguientes:

1ª división meiótica- Profase I. En esta fase tiene lugar el importante proceso de

la recombinación génica, en el que los pares de homólogos intercambian fragmentos de información genética. Esto ocurre porque los cromosomas homólogos se aparean entre sí formando bivalentes o tétradas. Están unidos a modo de cremallera (sinapsis) por ciertos puntos o quiasmas, que son los puntos en los que las cromátidas se rompen para intercambiar sus fragmentos. Este cabalgamiento de una cromátida sobre otra se denomina sobrecruzamiento o “crossing-over”.

- Metafase I. Los bivalentes o tétradas se desplazan al ecuador de la célula y forman la placa metafásica, unidas a los microtúbulos por los cinetocoros.

- Anafase I. Los bivalentes o pares de homólogos se separan, desplazándose cada cromosoma hacia un polo de la célula.

- Telofase I. Con los cromosomas en los polos de la célula, se generan sendas membranas nucleares y aparecen dos células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre.

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2ª división meióticaLa interfase entre la meiosis I y la II es muy breve, o inexistente, y en ella no se produce duplicación del ADN. Las fases de esta segunda división corresponden a las de una mitosis típica.- Profase II. Muy breve, se forma el huso y desaparece la envoltura

nuclear. El nº de cromosomas es siempre haploide.- Metafase II. Los cromosomas forman la placa metafásica unidos a los

microtúbulos por los cinetocoros.- Anafase II. Las cromátidas de cada cromosoma se separan y son

arrastradas hacia polos opuestos de la célula.- Telofase II. Los cromosomas simples (cromátidas) se desespiralizan,

forman la cromatina. Se reconstituye la membrana nuclear y desaparece el huso. Posteriormente, por citocinesis aparecerán dos nuevas células.

Hay que tener en cuenta que, gracias a la recombinación, las cuatro células resultantes son distintas, con diferente información genética. Además, poseen genes de los dos cromosomas de cada par de homólogos.

MEIOSIS Y CICLOS VITALESLa meiosis es la responsable de la formación de gametos en los

organismos diploides que se reproducen sexualmente (por ejemplo, Animales). Pero también tiene un papel importante en la alternancia de generaciones diploide y haploide que aparece en los ciclos vitales de muchos organismos. Veremos ejemplos de esto último en Briófitos (musgos) y Pteridófitos (helechos).

1.- Musgos: La generación haploide, llamada también gametofito, es la más conspicua y prolongada en el tiempo. Realiza la fotosíntesis y posee partes diferenciadas: filoides, cauloides y rizoides. El gametofito produce gametos masculino y femenino que, tras la fecundación, forman un zigoto diploide. Este cigoto se desarrolla en un esporofito o generación diploide. El esporofito crece sobre el gametofito y consiste en un filamento que sostiene una cápsula. Dentro de la cápsula se producirá la meiosis, para formar esporas haploides que generarán nuevos gametofitos.

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2.- Helechos: La generación diploide o esporofito es la más conspicua. En el envés del fronde, dentro de los soros, y por meiosis, se generan esporas haploides. Éstas germinan y desarrollan un gametofito pequeño y de corta vida (generación haploide). Posteriormente el gametofito formará gametos que tras la fecundación darán lugar a un zigoto diploide, a partir del cual se desarrolla el esporofito.

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