Describa la profase de la mitosis [1]. Exponga las diferencias en la cariocinesis [0,5] y en la citocinesis [0,5] entre las células animales y las células vegetales.

Tema 3. Nacimiento de una célula

El proceso de división celular es necesario en todos los Organismos, en él a partir de una célula madre se originan células hijas, lo Que permite, en organismos unicelulares, reproducirse, y en organismos Pluricelulares ,que se puedan reemplazar células muertas o que se formen nuevas Para poder crecer. Este hecho podemos observarlo al ver el crecimiento de una Planta a cámara rápida.¿Cuánto dura la división celular?La duración de la división celular es variable.En células de embriones tempranos, la división celular puede Tardar de diez minutos a una hora. Una bacteria, en condiciones óptimas, puede Tardar en dividirse 15 ó 30 minutos. Una célula eucariota puede dividirse una Vez al día, aunque hay células que se dividen muy lentamente, incluso algunas No lo hacen nunca.

1. Tipos de Reproducción celular

Podemos clasificar, de manera sencilla, el proceso de División celular en dos grandes grupos:Según el tipo celular y el genoma resultante podemos Distinguir mitosis y meiosis.
En un organismo pluricelular, como el nuestro, podemos hacer Una clasificación de las células en función del número de cromosomas que Tengan.Las células diploides(2n)
son las células que tienen un Número doble de cromosomas es decir, poseen dos series de cromosomas. Reciben El nombre de células somáticas;
son Todas las que forman nuestro cuerpo menos las reproductoras, los óvulos y los Espermatozoides).Por otro lado tenemos las células haploides que las representamos con la letra n. Son células que contienen la mitad Del número normal de cromosomas que hay, óvulos y espermatozoidesLa bipartición También se llama fisión binaria y es una forma de reproducción que se da en Bacterias, levaduras, algas unicelulares y protozoos. La célula madre se divide En dos células hijas de igual tamaño. Durante el proceso de gemación, como puedes observar, se Forman en la célula madre unos abultamientos o yemas que al crecer forma Células de tamaños diferentes y que al desarrollarse originan nuevos seres, que Pueden separarse del organismo o quedar unidos a él, iniciando así una colonia.En la esporulación el Núcleo de la célula madre se divide varias veces y se rodea de citoplasma. La Célula madre se rompe y se liberan numerosas esporas.Imagina una célula de la piel. Cuando nos hacemos una herida Tenemos que regenerar el tejido dañado con células que sean iguales a las que Perdimos, conservando el número de cromosomas. Para ello, las células sufrirán Un proceso llamado mitosis, formando células exactamente iguales a la célula Inicial. Este vídeo puede darnos idea del proceso.En el ser humano todas las células somáticas tienen 46 Cromosomas.

¿Por qué las células reproductoras deben dividirse de Otra manera? MEIOSIS

La especie humana se caracteriza por presentar en sus Células 46 cromosomas. Si todas las células presentasen esa dotación, incluso Los óvulos y los espermatozoides, ocurriría que al unirse formarían una célula De 92 cromosomas, lo que se aleja mucho de la dotación de cromosomas que Caracteriza a la especie humana.Para que se mantenga el número de cromosomas de una especie Las células reproductoras se formarán mediante un proceso de división llamado meiosis, Que generará células con la mitad de cromosoma;
Tendrán entonces, óvulo y Espermatozoides, 23 cromosomas. Al unirse generaran una nueva célula de 46,manteniéndose el número de cromosomas de la especie humana.

1.1. Ciclo celular

La vida de las células se considera al periodo que va desde Que nace de otra célula hasta que vuelve a dividirse o muere. El ciclo celular Es como un reloj que marca las distintas fases por las que pasa una célula a lo Largo de su vida aunque, como ahora veremos, no todas las células lo realizan.Podemos dividir el ciclo celular en dos grandes fases:
- Periodo de Interfase, que se subdivide en fase G1, Fase S y fase G2 ).- Fase M.
Recuerda; para que se produzca cada una de esta etapas hace Falta que se complete la anterior.Se llama ciclo celular a la secuencia cíclica de procesos en La vida de una célula eucariota que conserva la capacidad de dividirse.De las cuatro fases que aparecen en el ciclo, dos son las más importantes, la fase S, en La que se duplica el ADN, con el fin de crear una cópiá para cada célula hija, Y la fase M, en la que se distribuye de manera equitativa el material genético Y el contenido del citoplasma entre las dos células hijas.
El tiempo que dura el ciclo celular depende del tipo de Célula, pero además existen factores, como el tamaño, la presencia de Nutrientes, la temperatura, el pH o lesiones en el material genético, que no Permiten que el ciclo celular continúe.

¿Qué ocurre si este ciclo se realiza sin control?Es necesario un control en el ciclo celular, para que las Células no se dividan de manera descontrolada y mueran cuando deban hacerlo. Si No hay control, la división celular hará que aumente el número de células, ya Sea por aumento del número de células en proliferación, por disminución del Número de células que mueren, o por ambos hechos a la vez, lo que puede Provocar la acumulación de células formando un tumor.
El ciclo celular está cuidadosamente regulado y son las Células las que controlan el comienzo de cada una de las cuatro fases para Evitar que se den fallos. Existen, en el reloj del ciclo celular, tres puntos de control (check point)
Que aseguran la fidelidad del proceso. Estos puntos están regulados por Proteínas llamadas ciclinas y proteínas quinasas dependientes de ciclinas (CdK), que permiten el progreso a la siguiente fase siempre que la anterior Haya sido completada con precisión.
El primer punto se Llama Punto R de restricción y es el encargado de regular el paso de la Fase G1 a la fase S. En este punto la célula analiza si debe seguir o no en el Ciclo celular; se evalúa si el tamaño celular es correcto y si hay daño en el ADN.Si la evaluación es negativa, la divisiónse para en este momento y entran en un estado De reposo denominado G0. Hay células que permanecen indefinidamente en este Estado, mientras que otras, cuando son estimuladas, pueden abandonar la fase G0 Y pasar de nuevo a G1, continuando el ciclo.
El segundo check Point se llama punto de control G2 y controla el paso de la fase G2 a la Fase M; así se garantiza que sólo entren en mitosis las células que han pasado Por la fase S y en ella hayan duplicado su material genético.
El tercero es el Punto de control M, y controla que se formen las estructuras necesarias Para que la célula se divida con precisión.No todas las células realizan el ciclo celular a la misma Velocidad; entre las células del organismo adulto encontramos algunas que se Dividen rápidamente y otras, como las células hepáticas, conservan aunque no la Utilizan, su capacidad de división.Algunos tipos celulares están diferenciados de forma Terminal y no pueden volver a proliferar a lo largo de toda la vida del Individuo: es el caso de las células del músculo esquelético y cardiaco y las Neuronas. ¡Pero también tenemos células que no paran de dividirse, por ejemplo Las células encargadas de la formación de la sangre y las células del Intestino!¿Sabes qué ocurriría si se localiza un daño en el ADN?, ¿Crees que se realizará el ciclo celular?En el momento que se detecta que existe un daño en el ADN, El punto de control envía una señal que detiene el ciclo celular hasta que el ADN es reparado. Si no es posible repararlo, la célula queda marcada para Entrar en apoptosis o muerte celular. Como verás en el vídeo, esta capacidad de Suicidio celular está perdida en muchas células cáncerígenas que tienen dañado El ADN, por lo que continúan, aún presentando daños, dividíéndose.

1.2. Interfase

La interfase es la etapa más larga del ciclo celular, en la Que se da el crecimiento de la célula y una ámplia actividad metabólica y como Ya sabes se divide en tres fases

: fase G1, fase S, fase G2

En Estas etapastiene lugar una intensa Actividad metabólica.

Fase G1

Suele ser la etapa más larga de todo el ciclo celular. Empieza inmediatamente después de que ha terminado la mitosis y va a Continuarse con la fase S, en ella se replican orgánulos y estructuras del Citoplasma y como consecuencia la célula crece y vuelve a tener el Volumen celular normal, ya que éste se había reducido al dividirse la célula a La mitad durante la mitosis.Se produce una intensa actividad metabólica ya que se Sintetizan ARN y proteínas esenciales para la replicación del DNA.Las células en G1 pueden detener su progresión en el ciclo y Entrar en un estado de reposo especial llamada fase G0, que puede durar Días, semanas o años. Algunas células como las fibras musculares esqueléticas No abandonan nunca esta fase; mientras que otras, como las de la médula ósea, Que deben dividirse muy rápidamente, ni siquiera entran en ella.

Fase S

También se llama fase de síntesis.
Es un periodo Corto durante el cual se replica el ADN y que se completa poco antes de Que comience la mitosis, con el único fin de que las células hijas tengan cada Una copia idéntica del genoma.Fíjate, antes de esta fase, las células autosómicas Contienen la cantidad diploide (2n) del ADN; durante la fase S la cantidad de ADN se duplica como preparación para la división celular. Por tanto, en esta Fase, cada cromosoma se duplica, y los cromosomas idénticos resultantes (cromátidas) permanecen unidos entre sí por los centrómeros.

Fase G2

Ocurre justo antes de la mitosis y en ella las células se Preparan para la actividad mitótica: se produce una segunda fase de Crecimiento, se acumula energía y se crean las proteínas esenciales para la División celular.
En esta etapa, los cromosomas formados por dos cromátidas Empiezan a condensarse.Durante todo este proceso de interfase, el más largo del Ciclo celular, se destaca la importante actividad metabólica que ocurre en la Célula con el fin de prepararla para entrar en la fase M, donde se dividirá el Núcleo y el citoplasma celular.

2. Fase M

La fase M del ciclo celular es la fase en la que se produce La división de una célula madre en dos células hijas idénticas. Esta fase Incluye la mitosis y la citocinesis.Durante la fase M ocurren dos procesos muy importantes:1. Los cromosomas recién replicados se han de alienar, Separar y desplazar: mitosis-cariocinesis.2. El citoplasma se segmenta asegurando el reparto no solo De un conjunto completo de cromosomas, sino también de orgánulos: citocinesis.

2.1. Mitosis

La mitosis fue descrita por primera vez en 1848 por el Botánico alemán Wilhelm Hofmeister cuando estudiaba el desarrollo embrionario En plantas superiores, pero el descubrimiento se le atribuye a Walther Flemming El cual, entre 1879 y 1882, visualizó los cromosomas en división y describíó la Manera como se replicaban.Tiene lugar en células eucariotas somáticas animales y Vegetales y su significado biológico es obtener células hijas con idéntica Información genética que las células madres, así como permitir la reproducción De seres unicelulares, y el crecimiento y regeneración de tejidos de los seres Pluricelulares.
En la mitosis, las células eucariotas distribuyen Equitativamente entre las células hijas los cromosomas, y aunque es un proceso Continuo, para su estudio y reconocimiento, se divide en cuatro fases llamadas:

Profase. Metafase. Anafase. Telofase

Este proceso asegura que la información genética se Transmita sin cambios de unas células a otras.A continuación aparecen los cambios más representativos que Se dan en cada etapa y lasdiferencias, que durante este proceso se dan, en células Animales y vegetales:
Profase-Los cromosomas se Condensan y se hacen visibles, se aprecia que están formados por dos Cromátidas unidas por el centrómero.-
Se forma el huso acromático gracias a los Centriolos, duplicados en la fase S, que se van distanciando, y entre ellos se Establecen microtúbulos, algunos de los cuales, llamados fibras cinetocóricas, Se unen a los centrómeros de los cromosomas.Las células vegetales, al no tener centriolos, forman Microtúbulos desde dos zonas densas del citoplasma llamadas centro organizador De microtúbulos (COM).-

El nucléolo desaparece

-Al final de esta etapa, en la prometafase, la Envoltura nuclear se disuelve y desaparece.

Metafase

El huso, completamente formado, nos permite distinguir Fibras cinetocóricas, polares y astrales.Los microtúbulos mueven a los cromosomas, los cuales se Desplazan hacia el ecuador de la célula, situándose todos en la placa Ecuatorial.

Anafase

Cada centrómero Se divide y las cromatidas hermanas de cada cromosoma se separan, convirtiéndose Cada cromátida en un cromosoma.Las dos cromátidas de cada cromosoma son arrastradas, por Las fibras cinetocóricas, hacia polos opuestos.

Telofase

Los cromosomas, formados ahora por una sola cromátida, Alcanzan los polos y empiezan a descondensarse. Vuelve a formarse la membrana Nuclear. Reaparece el nucléolo.Aunque el proceso de división celular está muy controlado, a Veces pueden darse fallos, especialmente durante las primeras divisiones Celulares del cigoto. Este hecho puede ser muy peligroso, ya que todas las Células que se formen de la célula madre defectuosa heredaran la anomalía.El efecto de estas anormalidades genéticas depende de la Naturaleza específica del error. Puede ir desde una anomalía imperceptible a la Muerte del organismo2.2. Citocinesis- En células Animales se forma a entre los dos núcleos un anillo contráctil Formado microfilamentos de actina y miosina, que va estrangulando a la célula Formando una estructura con forma de reloj de arena.Al estrecharse el anillo, se forma un surco de segmentación Que termina por separar a las dos células hijas.
- En células vegetales no se puede producir Estrangulamiento, ya que la pared de celulosa no lo permite, por lo que se va formando Un tabique que separará a las dos células hijas, llamado fragmoplasto. El fragmoplasto se forma al unirse vesículas, cargadas con componentes de la Pared celular y que proceden del aparato de Golgi, con restos de microtúbulos Que formaron la placa ecuatorial.

3. Meiosis

La meiosis fue descubierta y descrita por primera vez en los Huevos del erizo de mar en 1876, observándose este proceso a nivel de Cromosomas en 1883, en los huevos de gusanos parásitos del género Áscaris.
El término ploide se refiere al número de juegos de Cromosomas en una célula.

Haploide (n)

Un juego de cromosomas, como óvulos y Espermatozoides.

Diploide (2n)

Dos juegos de cromosomas, como son la Mayoría de plantas y animales.La palabra meiosis quiere decir división y es un proceso que Sólo afecta a las células germinales, que son células diploides, a partir de Las cuales se forman los gametos o células reproductoras —son células Haploides.En este proceso, como hemos visto, pasamos de células Diploides (2n) a formar células haploides (n), lo que implica la necesidad de Que se produzca un mecanismo de reducción cromosómica.
Alguna razón habrá para que se tenga queimport dar un Proceso meiótico para obtener células reproductoras .

Importancia biológica De la meiosis:

1.En la Reproducción asexual, generada por mitosis, se obténían individuos Genéticamente idénticos a los progenitores. En la reproducción sexual, en la Que intervienen los gametos formados por meiosis, se produce una gran Variabilidad en la descendencia, ¿se te ocurren las causas?Bueno, como los individuos se forman con información Procedente del padre y la madre, se mezclará la información.2. Durante La meiosis se da una recombinación al azar de los genes entre cromátidas de Cromosomas homólogos —que son los que llevan información sobre los mismos Caracteres, y uno procede del padre y otro de la madre— generando diferentes Cromosomas,.3.
En la Formación de los gametos, los cromosomas se reparten al azar y solo reciben Uno de cada tipo. Cuando se unen las células reproductoras para formar un nuevo Individuo también se juega el azar sobre qué gametos se unirán.Sabemos que en la reproducción sexual se generan individuos Genéticamente diferentes...¿Puedes decir qué representa la meiosis en la reproducción y Variabilidad de las especies?

Mediante el proceso de meiosis se producen gametos, se Mantiene constante el número de cromosomas de una especie y, gracias a nuevas Combinaciones genéticas, se produce la variabilidad de la especie. Esta Variabilidad de la especie permite la adaptación de los individuos si se Producen cambios ambientales.

El proceso de meiosis comprende dos divisiones sucesivas Denominadas primera división meiótica (meiosis I) y segunda división Meiótica (meiosis II).
Durante la meiosis I se produce una división reduccional, Ya que las células hijas formadas presentarán la mitad de cromosomas que la célula madre3.1. Primera división meiótica
La primera división es reduccional, esto quiere decir Que el número de cromosomas se reduce de diploide (2n) a haploide (n) y por Tanto en la especie humana durante esta primera división meiótica se pasará de Una célula que tenga 46 cromosomas, a dos con 23 cromosomas,La primera división Meiótica comprende cuatro fases llamadas profase
I, metafase
I, anafase I y Telofase I, y termina cuando se forma la membrana celular y se originan dos Células hijas. La más larga y compleja es la Profase I y para su estudio la Dividimos en cinco subfases llamadas: Leptoteno. Zigoteno. Paquiteno. Diploteno. Diacinesis.

Profase I

Al igual que en la mitosis, en esta fase se comienzan a Observar los cromosomas, al espiralizarse el ADN. Se duplican los centriolos y Desaparecen el nucléolo y la membrana nuclear. Pero a diferencia de la profase Mitótica, los cromosomas homólogos se juntan y entre ellos tiene lugar un intercambio De fragmentos de ADN.
La profase I es la etapa más compleja de toda la meiosis, y Para su estudio se puede dividir en las cinco fases llamadas, como antes vimos, Leptoteno, zigoteno, paquiteno, diploteno y diacinesis.-  Leptoteno
Los cromosomas individuales se condensan en largos Filamentos y se empiezan hacer visibles.

- Zigoteno

En esta etapa etapa los dos cromosomas homólogos de cada Pareja se aparean longitudinalmente gen a gen. A este proceso se le Denomina sinapsis y se realiza mediante una estructura proteica Denominada complejo sinaptonémico. A cada pareja de cromosomas homólogos Apareados se les denomina bivalentes o tétradas (contiene 4 cromátidas).- Paquiteno
En este período se produce el sobrecruzamiento, Entrecruzamiento o crossing-over entre cromátidas homólogas, es Decir cromátidas no hermanas pertenecientes a la misma pareja de cromosomas homólogos. Durante el entrecruzamiento, un fragmento de una cromátida puede separarse e Intercambiarse por otro fragmento de su correspondiente homólogo y, como Consecuencia, se produce un intercambio de genes o recombinación genética, con Ello aumenta la variabilidad

-Diploteno

Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, aunque Permanecen unidos por unos puntos, llamados quiasmas, que se Corresponden con los lugares donde se produjo la recombinación
En este Punto la meiosis puede sufrir una pausa, como ocurre en el caso de la formación De los óvulos humanos, que continuará al alcanzar la madurez sexual.-Diacinesis
En esta etapa se observan por primera vez las dos cromátidas Que forman cada cromosoma, que están unidas por el centrómero. Los pares de Cromosomas homólogos permanecen unidos por los quiasmas que se establecen entre Cromátidas homólogas. Al final de la diacinesis cesa la síntesis de ARN y Desaparece el nucléolo.

Metafase

Los pares de cromosomas homólogos se sitúan en la parte Media de la célula formando la placa ecuatorial.

Anafase I

En esta etapa los cromosomas homólogos se separan y migran. Al final de la anafase I tenemos dos juegos de cromosomas separados en los Polos opuestos de la célula, uno de cada par, por lo que es en esta fase cuando se reduce a la mitad el número de cromosomas.Telofase I
Se regeneran nuevamente el núcleo y a continuación se inicia La citocinesis, en ella una vez que se han formado los dos núcleos, se divide Su citoplasma en dos formándose dos células hijas que van a entrar en la Segunda división meiótica.

3.2. Segunda división meiótica

Ya sabes lo que ocurre durante la primera división Meiótica —recuerda que es la reduccional y por tanto, pasamos de tener una Célula diploide a tener dos con la mitad del número de cromosomas dobles— y una Vez que ha terminado comienza la segunda división meiótica o ecuacional.
¿Cuál es la diferencia esencial entre la anafase de la Mitosis y la anafase de la primera división meiótica?Como sabes, en la mitosis son las cromátidas hermanas las Que se separan bruscamente, en cambio en la anafase de la meiosis lo que se Desplaza hacia los polos son cromosomas completos.¿Cómo transcurre esta segunda división meiótica?El proceso es muy sencillo, ya que es bastante similar a las Fases de la mitosis. Para facilitar su estudio se estudian cinco etapas Llamadas: profase II, metafase II, anafase II, telofase II y citocinesis. Observa, antes de estudiarlo como transcurre, el proceso.

Durante la meiosis II encontramos las siguientes etapas:

-Profase II

Desaparecen las membranas nucleares y se forman dos nuevos husos Acromáticos.

-Metafase I

I: los cromosomas se sitúan en la placa ecuatorial.

-Anafase II

Se rompen los centrómeros y cada cromátida se desplaza hacia un polo Opuesto.

-Telofase II:

se condensan los cromosomas, y alrededor de los nuevos núcleos se Forman las membranas nucleares.

La segunda división meiótica va a permitir, después de Una breve interfase en la que no se sintetiza ADN, que se formen cuatro células Haploides.4. Formación de células Reproductoras

Al proceso de formación de células reproductoras (los Gametos) se le llama meiósis gametogénica o gametogénesis.
Mediante este proceso, el número de cromosomas que Existe en las células germinales se reduce de diploide a haploide, es decir, a La mitad del número de cromosomas que contiene una célula normal de la especie De que se trate.En el caso de los humanos, si el proceso tiene como fin Producir espermatozoides, se le denomina espermatogénesis y se realiza en los testículos. En caso contrario, si el resultado son óvulos, se denomina ovogénesis y se Realiza en los ovarios.
En la ovogénesis, las células que sufrirán meiosis Son diploides, y se llaman ovocitos primarios, que se han formado por mitosis a Partir de una célula madre, también diploide, llamada ovogonia.Tras la primera división meiótica se produce una célula Llamada ovocito de segundo orden de gran tamaño, ya que se queda con casi todo El citoplasma, y otra de pequeño tamaño llamada corpúsculo polar.La segunda meiosis se forma se forma un óvulo y tres Corpúsculos polares; normalmente, éstos se desintegran.En estado embrionario, el número de oocitos que se presentan Antes de nacer es de unos 5 millones. Las mujeres nacen con un número finito —aproximadamente, un millón— de oocitos que aparecen rodeados por una pequeña Cantidad de fluido y otras células que lo nutren formando un FOLículo.La mujer en la pubertad tiene en sus ovarios unos 400.000 óvulos, de los cuales maduran a lo largo de su vida reproductiva unos 400, el Resto, debido a que no se utilizan, se pierden.El proceso de formación de espermatozoides es bastante Similar al de formación de óvulos. Este proceso, llamado espermatogénesis, Ocurre en las gónadas masculinas, los testículos, que son órganos compuestos Por numerosos túbulos seminíferos que convergen en conductos comunes que llevan El esperma maduro al exterior.En el proceso de formación de espermatozoides podemos Identificar las siguientes etapas:

Fase de proliferación O multiplicación

Las espermatogonias son células diploides (2n) que se Encuentran pegadas a la pared del túbulo seminífero, quese dividen por mitosis.
Fase de crecimiento: Las espermatogonias experimentan una etapa de crecimiento y pasan adenominarse espermatocitos primarios o De primerorden.

Fase de maduración

Los espermatocitos primarios van a sufrir la primera división meiótica y se Transformán en espermatocitos secundarios. La segunda divisiónmeiótica produce unas células haploides llamadas Espermátidas; por cada espermatocito primario se producen cuatro espermátidas.

Fase de Diferenciación

Las espermátidas sufren cambios y quedarán convertidas en Espermatozoides, formados por cabeza, pieza intermedia y la cola o flagelo..