Fundamentos de la División Celular: Mitosis, Meiosis y Cromosomas

El Núcleo en División y el Ciclo Celular

Cuando una célula sale de la mitosis, su núcleo está constituido por una copia de la doble hélice de ADN; hay una copia completa de la información hereditaria de la célula. Durante el ciclo celular, el material genético pasa de un estado de cromatina a uno de cromosoma condensado.

La Interfase

La interfase es el período entre divisiones y se subdivide en:

• Fase G1: La cromatina es sencilla. La célula está en un estado de reposo relativo o crecimiento.
• Fase S: Ocurre la autoduplicación o replicación del ADN.
• Fase G2: La cromatina ya es doble, es decir, cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas.

Una vez completada la interfase, la célula entra en la fase de mitosis.

La Mitosis: Proceso de Duplicación Celular

Durante la mitosis, las células se duplican para obtener dos células hijas idénticas. Este proceso es responsable del crecimiento de los organismos pluricelulares y de la reparación de tejidos, asegurando que todas las células somáticas tengan el mismo ADN que proviene de la célula inicial, la cual ha sufrido miles de mitosis.

Se producen cambios estructurales drásticos: la membrana nuclear desaparece temporalmente y la cromatina se condensa para formar cromosomas visibles. La función principal de la mitosis es ordenar y repartir equitativamente los cromosomas, finalizando con cromosomas sencillos en cada célula hija, conservando así la información del ADN para transmitirla de generación en generación celular.

Fases de la Mitosis

La mitosis se divide en cuatro fases principales:

1. Profase

   Es la fase preparatoria. La cromatina, que estaba en estado granular, se compacta para formar los cromosomas, cada uno constituido por dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero. La membrana nuclear se rompe, los nucléolos se dispersan, los centrosomas (previamente duplicados) migran a extremos opuestos de la célula y entre ellos aparecen los filamentos del huso mitótico.

2. Metafase

   Los cromosomas, ya en su máximo grado de condensación, se alinean en el plano ecuatorial de la célula. La membrana nuclear ha desaparecido por completo. Las fibras del huso acromático, que se han alargado de extremo a extremo, se unen a los centrómeros de los cromosomas.

3. Anafase

   Es la fase más corta. El centrómero de cada cromosoma se divide, separando las cromátidas hermanas. Cada cromátida es ahora un cromosoma hijo independiente. Los microtúbulos del huso tiran de estos cromosomas hijos hacia los polos opuestos de la célula.

4. Telofase

   Los cromosomas hijos, formados por una sola cromátida, llegan a los polos de la célula. Comienzan a descondensarse para volver al estado de cromatina, por lo que dejan de ser visibles. Reaparece la membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas y los nucléolos se reorganizan. El núcleo vuelve a su estado de interfase.

Al iniciar la telofase, comienza también la división del citoplasma o citocinesis, que culmina con la formación de dos células hijas idénticas entre sí y a la célula madre. Orgánulos como el retículo endoplasmático se reparten. Las nuevas células entran en el período G1 de la interfase.

Variabilidad Genética en la Mitosis

La mitosis tiene una limitación importante: no genera variabilidad genética. Si un organismo unicelular, como un protozoo, se encuentra en un medio con abundantes proteínas y vitaminas, sufrirá mitosis y prosperará. Sin embargo, si las condiciones del medio cambian drásticamente, la falta de variabilidad puede ser una desventaja, ya que todos los individuos serán igualmente vulnerables. En cambio, en poblaciones con variabilidad, algunos individuos podrían estar mejor adaptados a las nuevas condiciones y sobrevivir.

Estructura y Tipos de Cromosomas

Conceptos Clave

• Cromátidas hermanas: Son las dos copias idénticas de un cromosoma duplicado, unidas por el centrómero.
• Cariotipo: Es la clasificación y ordenamiento del conjunto de cromosomas de una especie, según su longitud, la posición del centrómero y otras características morfológicas.

Cada especie tiene un número determinado de cromosomas que se organizan en pares homólogos. Estos pares están formados por cromosomas morfológicamente iguales que llevan información para los mismos caracteres, ya que uno es de origen paterno y otro materno. En el caso de la especie humana, la dotación cromosómica es diploide (2n = 46), lo que significa que tenemos 23 pares de cromosomas en nuestras células somáticas. De estos, 44 son autosomas (22 pares) y 2 son cromosomas sexuales.

Cromosomas Gigantes

Existen cromosomas con características distintas a los normales, que aparecen en tejidos y especies determinados, facilitando su estudio. Hay dos tipos principales:

• Cromosomas Politénicos: Pueden alcanzar entre 300 y 2000 micras de longitud. Se forman cuando el ADN se duplica múltiples veces sin que las hebras se separen (endomitosis). Esto permite estudiar la estructura del ADN eucariota con mayor facilidad, como en las glándulas salivales de la mosca del vinagre.
• Cromosomas Plumosos: Estos cromosomas presentan prolongaciones laterales en forma de lazos, que son bucles de ADN. En estas zonas expuestas, el ADN se transcribe activamente, permitiendo que los genes se manifiesten.

La Meiosis y las Aberraciones Cromosómicas

Meiosis: Reducción a la Mitad

La meiosis es un proceso biológico que reduce a la mitad el número de cromosomas. Es fundamental en los seres vivos con reproducción sexual, ya que produce células reproductoras o gametos, que son haploides (contienen solo un juego de cromosomas).

Aberraciones Cromosómicas

Durante la mitosis y la meiosis pueden ocurrir errores en la organización y reparto de los cromosomas, dando lugar a aberraciones cromosómicas.

• Aberraciones no viables: En muchos casos, los errores son tan graves que las células hijas no pueden sobrevivir o el desarrollo del embrión se detiene, provocando su pérdida.
• Aberraciones viables: Algunas alteraciones permiten la supervivencia, aunque pueden causar graves deficiencias o síndromes. El estudio del cariotipo permite detectar estas anomalías cromosómicas.

Las Cianobacterias: Procariotas Fotosintéticas

Las cianobacterias son un grupo de bacterias que pueden vivir de forma aislada o formando colonias, a menudo de aspecto filamentoso. Existen unas 1500 especies que se encuentran comúnmente flotando en ríos y lagos. Algunas especies son indicadoras de aguas contaminadas.

Aunque son organismos procariotas, presentan cierto grado de complejidad. Se considera que la cianobacteria representa un paso intermedio entre la organización procariota y la eucariota. Su membrana plasmática se arruga hacia el interior (se invagina), formando repliegues llamados laminillas o tilacoides, donde se localizan los pigmentos para realizar la fotosíntesis. Son, por tanto, organismos autótrofos.

Su genoma consiste en ADN circular localizado en una región llamada nucleoide (núcleo primitivo). Todas tienen pared celular, y sus pigmentos, que se acumulan en las laminillas, les confieren colores característicos, siendo el más común el verde azulado, aunque también pueden ser rojos, marrones o amarillos.