DIVISIÓN CELULAR
La división celular tiene diversas funciones, por un lado fomentar el crecimiento de un individuo multiplicando el número de células que posee y tener la capacidad de restaurar sus propios tejidos, órganos (división llamada mitosis)...por otro lado, es de vital importancia para asegurar la continuación de la especie y la variabilidad genética a través de un proceso denominado meiosis.
El ciclo celular de una célula eucariota comprende el periodo de tiempo que va desde que se forma, es decir, desde que nace, hasta que se divide y genera otras células nuevas.
En un ciclo celular se diferencian dos etapas que, además, son fácilmente distinguibles al microscopio óptico:
🌟Interfase: es la etapa inicial, de larga duración, o etapa de no división. Consta a su vez de otras tres fases, denominadas G1, S y G2, en las cuales se puede observar claramente el núcleo interfásico.
Las fases G1, S y G2 son periodos bioquímicamente muy activos, en los que se produce la síntesis de todas las sustancias propias de la célula. La síntesis de ADN se realiza, concretamente, durante la fase S. Al final de la interfase se lleva a cabo la duplicación del ADN, pero no se produce su reparto.
🌟División: es la etapa final, corta, en la que la célula madre dará lugar a dos células hijas. La etapa de división consta de una sola fase denominada fase M (M de mitosis) que engloba dos procesos.
INTERFASE.
Es el período de tiempo que transcurre entre dos divisiones sucesivas. Durante la interfase hay una gran actividad metabólica y se produce un aumento de tamaño de la célula. Pero el núcleo (núcleo interfásico) no cambia de forma.
La interfase abarca tres períodos o fases:
-G1: En esta etapa, que comienza al terminar la mitosis y dura hasta el inicio de la síntesis del ADN), se sintetizan las proteínas necesarias para que la célula aumente de tamaño y se forman nuevos orgánulos. Al final de G1 se distingue un momento de no retorno, denominado punto de restricción, a partir del cual ya es imposible detener que se sucedan las fases siguientes. Algunas células, sufren un proceso de diferenciación celular. Así pueden permanecer días o meses, se dice entonces que las células han entrado en fase G0.
-Fase S: En esta etapa tiene lugar la duplicación del ADN (síntesis de ADN y de histonas). Por ello, cuando posteriormente, durante la mitosis, el ADN se condense para formar los cromosomas, éstos en vez de tener una cromátida, tendrán dos (dos moléculas de ADN).
-Fase G2. Se inicia cuando acaba la síntesis de ADN y termina en el momento en que ya empiezan a distinguirse los cromosomas. En esta fase se transcriben y traducen genes que codifican proteínas necesarias para que la célula se divida (ejemplo: las fibras del huso acromático). Al final de este período la célula ya ha duplicado los centriolos.
DIVISIÓN CELULAR O FASE M.
Es el proceso mediante el cual, a partir de una célula madre, se forman dos células hijas con idéntica dotación cromosómica que la progenitora.
Entre las causas que desencadenan la división celular se encuentran: aumento del tamaño del citoplasma, sustancias químicas, aumento de la temperatura.
La división celular o fase M del ciclo celular es el proceso mediante el cual, a partir de una célula madre, aparecen dos células hijas con idéntico material genético que la célula madre.
La división celular comprende la división del núcleo o mitosis, también denominada cariocinesis, y la división del citoplasma o citocinesis.
📌MITOSIS: Aunque la mitosis es un proceso continuo suelen diferenciarse cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.
La profase se caracteriza por:
La condensación de la cromatina, por lo que los cromosomas comienzan a hacerse visibles. Cada cromosoma está formado por dos cromátidas unidas por el centrómero. Los centriolos, que se duplicaron en la fase G2, comienzan a separarse hasta que se sitúan en polos opuestos de la célula. A medida que se separan los centriolos, se forman entre ellos los microtúbulos polares. Al final de la profase los cromosomas se unen al huso acromático. Para ello cada cromosoma presenta a ambos lados del centrómero (que se comportan como COM), a los que se unen ciertos microtúbulos denominados cromosómicos o cinetocóricos.
La metafase es cuando mejor se visualizan los cromosomas, ya que alcanzan su máximo grado de empaquetamiento.
Durante la metafase, los microtúbulos cinetocóricos se alargan, por polimerización, y empujan a los cromosomas hasta situarlos en el plano ecuatorial del huso, donde forman la placa ecuatorial o metafásica.
La anafase es una etapa muy corta, que comienza cuando las dos cromátidas de cada cromosoma se separan, lo cual ocurre simultáneamente en todos los cromosomas. Cada cromátida que ya es un cromosoma hijo o cromosoma anafásico, se desplaza hacia polos opuestos por acortamiento (por despolimerización) de los microtúbulos cinetocóricos. La anafase termina cuando los cromosomas llegan a los polos.
La telofase es la fase final de la mitosis y se caracteriza por: la desaparición de los microtúbulos cromosómicos, los cromosomas comienzan a descondensarse, con lo que dejan de ser visibles, la membrana nuclear reaparece alrededor de cada grupo de cromosomas, aparecen de nuevo los nucléolos.
La división celular no termina con la mitosis; con ella se ha repartido el material genético de la célula, pero es necesario que el citoplasma y los orgánulos citoplasmáticos se repartan de manera equitativa entre las dos células hijas. Este proceso se denomina citocinesis y comienza habitualmente en la telofase.
La citocinesis ocurre de modo distinto en células animales que en células vegetales.
📌MEIOSIS: En los organismos que se reproducen sexualmente, todo ser vivo se origina por la fusión de dos células llamadas gametos (óvulos y espermatozoides), una procedente del padre y otra de la madre.
Si estas células tuviesen el número diploide (2n) de cromosomas, propio de la especie a la que pertenecen, es obvio que al fusionarse para formar el zigoto, éste tendría el doble de cromosomas que sus progenitores. En cada generación se iría duplicando este número.
Por lo tanto los gametos no se pueden formar por una mitosis normal, sino que debe existir algún mecanismo que permita que dichas células solamente reciban la mitad de los cromosomas (una serie haploide (n)). Esto se consigue gracias a un tipo de división celular que se conoce con el nombre de meiosis.
Antes de que se inicie la meiosis, se duplica el ADN durante la interfase, y cada cromátida da lugar a su cromátida gemela, quedando ambas unidas por el centrómero. A partir de este momento transcurren dos divisiones sucesivas (cada una de las cuales se subdivide en cuatro etapas como la mitosis), pero sin duplicación del material genético en la breve interfase que las separa. Estas divisiones se denominan:
Primera división meiótica o división reduccional ( los cromosomas homólogos se emparejan y posteriormente se separan para dar lugar a los núcleos hijos, que contendrán entonces un cromosoma de cada par de homólogos) y segunda división meiótica (se produce el reparto de las cromátidas hermanas de cada cromosoma entre los dos núcleos hijos).
PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA
-PROFASE I
Es la fase más larga y compleja de la meiosis, en ella se produce el sobrecruzamiento (los cromosomas homólogos se aparean e intercambian fragmentos de material genético). Esta etapa se subdivide en 5 subetapas: leptoteno (los cromosomas se hacen visibles), zigoteno (los cromosomas homólogos se aparean entre sí, fenómeno conocido con el nombre de sinapsis, y que tiene lugar mediante la formación de una estructura proteica denominada complejo sinaptonémico), paquiteno (en esta fase tiene lugar el sobrecruzamiento entre cromátidas no hermanas), diploteno (los cromosomas homólogos comienzan a separarse, aunque permanecen unidos por los puntos donde ha tenido lugar el sobrecruzamiento, denominados quiasmas) y la diacinesis (los cromosomas se condensan al máximo, por lo que en cada bivalente se aprecian por primera vez las cuatro cromátidas conocidas con el nombre de letradas).
-METAFASE I
Los bivalentes (parejas de cromosomas homólogos) se sitúan en el plano ecuatorial de la célula para formar la placa metafásica.
La diferencia de esta fase con la metafase mitótica es que la placa metafásica no la forman cromosomas individuales, sino parejas de homólogos.
-ANAFASE I
Se rompen los quiasmas, separándose los bivalentes, y cada homólogo se desplaza a un polo opuesto de la célula.
A diferencia de la anafase mitótica, aquí no se separan cromátidas sino cromosomas completos.
-TELOFASE I
Se forman los núcleos de las dos células hijas, cada una de las cuales contiene un juego completo de cromosomas (n). En esta fase reaparecen el nucléolo y la membrana nuclear. A continuación se produce la citocinesis obteniéndose dos células hijas con la mitad de cromosomas que tenía la célula madre y con dos cromátidas en cada cromosoma.
SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA
Es como una mitosis normal, en la que las dos cromátidas de cada cromosoma se separan y emigran hacia los polos opuestos del huso acromático.
Después de una corta profase II en la que desaparece la membrana nuclear y el nucléolo, los cromosomas se condensan y se forma el huso acromático, se inicia la metafase II, en la que los cromosomas se sitúan en el huso formando la placa ecuatorial. Cada cromosoma está formado por dos cromátidas unidas por el centrómero.
Durante la anafase II se rompen los centrómeros, y cada cromátida emigra a un polo opuesto.
Finaliza el proceso con la telofase II, en la que los cromosomas se descondensan y se rodean de una envoltura nuclear. Simultáneamente se produce la citocinesis.
El resultado final de la meiosis es la aparición de cuatro células haploides o sea con la mitad de cromosomas que la célula madre y genéticamente distintas, ya que tienen algunos cromosomas recombinados.
1.A la vista de esta imagen, conteste las siguientes cuestiones:
a) ¿Qué etapa de la mitosis representa? [0’2]. ¿Qué indican las flechas A, B y C? [0’3]. ¿Se trata de una célula animal o vegetal?, razone la respuesta [0’25]. Describa detalladamente los fenómenos naturales que ocurren en esta etapa [0’25].
La etapa de la mitosis que representa es la telofase.
La flecha A: son cromosomas hijos
La flecha B: el huso acromático
La flecha C: es la membrana nuclear de la célula madre.
Se trata de una célula animal debido a que la división del citoplasma es por estrangulación.
b) Describa los fenómenos celulares que tienen lugar en las restantes etapas de la mitosis [0’75]. Explique cuál es el significado biológico de la misma [0’25].
La división mitótica es conservativa, es decir las células hijas son n, al igual que la madre.
La mitosis comienza con la profase.Las cromátidas 2n comienzan a condensarse. Los nucleolos desaparecen. Los centrosomas se forman y se van alejando hacia los polos. La envoltura nuclear desaparece y se forman en cada cromática los cinetocoros. Seguidamente se da la metafase. En ella los microtúbulos cinetocóricos crecen, por ello los cromosomas quedan en el Ecuador de la célula. Entonces con los centrosomas, los microtúbulos polares y los microtúbulos cinetocóricos se forma el huso mitótico. Después se da la anafase. En ella las cromátidas hermanas se separan y comienzan a desplazarse hacia los polos de la célula. El significado biológico de la mitosis es que gracias a este proceso hay una continuidad de la especie.
2. A la vista del esquema responda razonadamente a las siguientes preguntas: a) Indique qué momento del ciclo celular representan los esquemas arriba indicados [0’3], lo que señalan los números [0’3], y describa los fenómenos celulares que ocurren en A, B y C [0’4]. b) Diga si los dibujos corresponden a una célula animal o vegetal [0’2]. Indique, razonando la respuesta, dos características en las que se basa [0’8].
Los esquemas representan la fase M ya que se está produciendo la mitosis. La letra A indica la condensación de la cromatina (profase) ,la B la duplicación de los centriolos (profase), en la C se disponen hacia los polos de la célula (profase) y en el D comienza la metafase. El número 1 señala un cromosoma, el número 2 los centriolos y el 3 el huso mitótico. El esquema E indica la metafase, el F la anafase, el G la telofase y finalmente la H la citocinesis.
Es una célula animal ya que posee centriolos, no presenta pared celular y se está dividiendo por estrangulación.
3. En relación con la figura adjunta conteste las siguientes cuestiones: a) ¿Qué representa la gráfica 1? [0’4]. Explique cómo cambia el contenido de ADN desde la fase A hasta la fase G [0’6].
La gráfica representa la variación del contenido de ADN a lo largo del ciclo celular de un determinado tipo de células. En el eje de abscicas se representa el tiempo, que crece hacia la derecha, pero no se muestran unidades. En el eje de ordenadas se muestra la cantidad de ADN. En el intervalo A se produce la fase G1. Es el lapso de tiempo (de 11 horas en un ciclo imaginario de 24 horas) comprendido entre el final de la división anterior y la síntesis del ADN. En él, la célula sintetiza ARNm y proteínas.
En el intervalo B se produce la fase S de replicación. En este periodo (relativamente corto) se produce, además de las síntesis de ARNm y la duplicación de los centriolos, la duplicación del ADN. En la gráfica se observa esta duplicación del material genético ya que de dos unidades de ADN se pasa a cuatro unidades. re todo de H1.
En el intervalo C se produce la fase G2. En este periodo ( de cuatro a cinco horas) el ADN se condensa y los cromosomas se hacen visibles. Además, continúa la síntesis de ARNm y de proteínas, sobre todo de H1.
En el intervalo D se produce la célula pasa de nuevo a tener la cantidad de ADN inicial ( de 4 unidades de ADN a dos), es decir, se ha producido la primera división meiótica.
En el intervalo E se produce la intercinesis. La célula posee la misma cantifad de ADN que al principio.
En el intervalo F se produce la segunda división que dará lugar a células que contienen la mitad de ADN que la célula madre.
En el intervalo G se produce la interfase , etapa que se da entre dos divisiones consecutivas.
En la gráfica se observa que se han producido dos divisiones y que las células obtenidas al final poseen la mitad de ADN que la célula madre, por lo que el proceso corresponde a una meiosis.
b) ¿Qué función tiene el cambio en el contenido de ADN que se representa en la gráfica 1? Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo, ¿en qué fases, desde la C a la G, de la gráfica 1 encontraría las estructuras cromosómicas (1 a 4) que se muestran en la figura 2?
La función del cambio en el contenido del ADN es conseguir células (gametos) con la mitad de cromosomas que la célula madre, que se fecunden y den lugar a un cigoto. Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo: En la fase C ,las figuras 1 y 3 ya que la fase C corresponde a la profase I y en esta se produce, entre otras cosas, la condensación del ADN ( leptonema) y el intercambio de ADN entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. En la fase D se encontraría la figura 4, la fase D corresponde con la anafase I en esta se van la mitad de los cromosomas (con las cromátidas ya sobrecruzadas ) a un polo de la célula y la información genética intercambiada En la fase F se encontraría la figura 2, ya que la fase F corresponde a la segunda división meiótica, más concretamente a la anafase II, y el la figura 2 se observa una cromátida en la que se aprecian claramente los quiasmas.
En 2008 se planteó con unas ligeras modificaciones, a saber: a) ¿Qué representa la gráfica 1? [0’2]. ¿A qué tipo de división celular corresponde? [0’2]. Explique cómo cambia el contenido de ADN desde la fase A hasta la fase G [0’6].
En la fase A la célula es diploide. En la fase B se produce una duplicación del ADN y posteriormente en la fase C este se queda con el mismo contenido de material genético, aunque a su vez el tiempo transcurre. Después en la D se produce una primera división. En la fase E la cantidad de ADN es la misma que en la fase A porque se produce prácticamente el mismo proceso y finalmente en la fase G se da una segunda división, dando lugar a células con la mitad de ADN que la célula madre.
b) ¿Qué función tiene el cambio en el contenido de ADN que se representa en la gráfica 1? [0’4]. Suponiendo que los cromosomas fueran visibles a lo largo de todo el ciclo, ¿en qué períodos (indicados por letras) de la gráfica 1, encontraría las estructuras cromosómicas 1 y 2 que se muestran en la figura 2? [0’6].
Encontraría en la letra C las dos primeras células hijas resultantes de la célula Se presenta una variabilidad genética. El número 3 se posicionaría sobre la fase E, el número 2 sobre la fase F y por último la cuarta en la fase G por que ya se dará la cromátida hija haploide(n) con una mezcla del material genético.
4. En relación con el esquema adjunto, que representa tres fases (1, 2 y 3) de distintos procesos de división celular de un organismo con una dotación cromosómica 2n = 4, conteste las siguientes cuestiones:
a) Indique de qué fases se trata y en qué tipo de división se da cada una de ellas [0’5]. ¿Qué representan en cada caso las estructuras señaladas con las letras A, B, C, y D?
1º- Anafase de la meiosis l
2º- Anafase mitótica
3º- Anafase de la meiosis ll
—>En la A son cromosomas homólogos, y en la B y C son cromátidas hermanas.
b) ¿Cuál es la finalidad de los distintos tipos de división celular? [0’4]. Dibuje esquemáticamente el proceso de división completo del que forma parte la fase 2 identificando las distintas estructuras [0’6].
La meiosis es el proceso por el cual, a partir de una célula madre, se originan dos células hijas con el mismo número de cromosomas y con idéntica información genética que la célula inicial.
El objetivo de la mitosis es producir células hijas que sean genéticamente idénticas a sus madres, sin un solo cromosoma de más o de menos. La meiosis, por otra parte, solo se utiliza con un propósito en el cuerpo humano: la producción de gametos o células sexuales, es decir espermatozoides y óvulos.
5. A la vista de las gráficas, conteste las siguientes cuestiones: a) ¿Qué proceso se representa en la gráfica A? [0’1]. Explique en qué se basa para dar la respuesta [0’4]. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del proceso [0’5].
En la gráfica A se representa el ciclo celular.
El esquema comienza en la fase G1 y finaliza en el mismo sitio.
Solo hay una división y la cantidad de ADN en la célula resultante es la misma que la que hay en la célula madre.
En la etapa S, el ADN se duplica y se reparte entre las dos células hijas en la fase M.
b) ¿Qué proceso se representa en la gráfica B? [0’1]. Explique en qué se basa para dar la respuesta [0’4]. Indique razonadamente qué ocurre con el ADN a lo largo del proceso [0’5].
En esta gráfica se representa el proceso de meiosis.
Se pueden ver dos divisiones consecutivas y la cantidad de ADN en la célula resultante es la mitad que en la célula madre.
En la fase S se duplica el ADN y se reduce a la mitad en la fase M 1 y seguidamente en la fase M 2.
6. En relación con las figuras adjuntas, responda las siguientes cuestiones: a) Nombre los procesos señalados con las letras A y B [0’4]. ¿Qué fase se señala con el número 1? [0’1]. Describa lo que ocurre en esta fase [0’5].
A. Meiosis
B. Mitosis
La fase señalada con el número 1 corresponde con la profase 1 meiótica.
En la profase I se produce el apareamiento y la recombinación de los cromosomas homólogos.
Condensación del material genético que formará filamentos largos dentro del núcleo (leptonema). Luego los filamentos iguales o cromosomas homólogos (son idénticos en tamaño y características) comienzan acercarse entre sí, es decir, se aparean (zigonema).
A continuación los cromosomas homólogos apareados intercambian material genético en el proceso de entrecruzamiento (paquinema).
Los cromosomas homólogos continúan condensandose hasta que se pueden observar obteniendo así una forma de X. Sin embargo, al formarse las cromátidas observamos los lugares donde se han intercambiado el material genético (diplonema).
b) Enumere cinco diferencias entre los procesos A y B [0’5]. Indique la importancia biológica de ambos procesos [0’5].
Las diferencias entre meiosis y mitosis son, en referencia al número de divisiones, en la mitosis se produce una división y en la meiosis dos.
En referencia al número de células resultantes, resultan 4 de la meiosis y dos de la mitosis.
En la mitosis no se produce sobrecruzamiento de los cromosomas homólogos y en la mitosis sí.
Además, en la mitosis produce células somáticas y la meiosis células germinales. Y por último, la meiosis se da solamente en células diploides y la mitosis en células haploides y diploides.
Tienen gran importancia biológica, la mitosis se encarga de obtener células hijas con idéntica información genética que la célula madre, así como permitir a los organismos pluricelulares el crecimiento y el recambio celular, y la meiosis reduce el número de cromosomas a la mitad en la formación de gametos, asegurar la dotación cromosómica correcta del cigoto y aumentar la variabilidad genética.