3.1 Reproducción celular
1. 3.1 Reproducción celular
Conceptos básicos
Reproducción: Proceso mediante el cual una nueva generación de células ó de organismos multicelulares es producido.
Herencia: La transmisión de los progenitores a su descendencia de patrones estructurales y funcionales que tienen bases genéticas y son características de cada especie.
ADN: Acido desoxirribonucleico, molécula compuesta de nucleótidos de desoxirribosa donde se encuentra, la información genética de las células vivas.
Cromosomas: Cuerpos oscuros del núcleo de la célula que contienen al material genético, son visibles durante la mitosis y la meiosis.
Gen: Unidad de herencia que codifica la información necesaria para especificar la secuencia de aminoácidos, de proteínas y establecer las características particulares. El gen es un segmento de ADN localizado en lugar particular del cromosoma.
Aminoácido: Compuesto químico orgánico nitrogenado, el cual sirve como base para formar las proteínas.
Meiosis: Proceso de división celular que ocurre durante la reproducción sexual, en el cual el número de cromosomas se mantiene constante.
Mitosis: Proceso mediante el cual el núcleo se duplica antes de la división celular.
Proteína: Molécula de gran tamaño, en forma de cadena, la cual está formada por moléculas más pequeñas de aminoácidos.
ARN: Molécula compuesta de nucleótidos de ribosa cada uno de los cuales consiste en un
grupo fosfato, y una de las bases adenina, citosina, guanina ó uracilo, transfiere las
instrucciones hereditarias del núcleo al citoplasma, así como el material genético de algunos
virus.
Ciclo celular
Tanto las células procariotas como las eucariotas
tienen ciclos de crecimiento, actividad metabólica,
replicación del DNA y división. A esa secuencia
ordenada de acontecimientos se le denomina ciclo
celular (Audesirk et al., 2013).
El ciclo celular en procariotas consiste en un periodo
relativamente largo de crecimiento (durante el cual la
célula también replica su DNA) seguido por una forma
de división celular llamada fisión binaria.
En los eucariotas el ciclo celular es más complejo y se
divide en dos fases principales: interfase y división
celular (mitosis o meiosis) (Figura 30).
El ciclo celular puede requerir desde pocas horas hasta
varios días para completarse, dependiendo del tipo de
célula y de factores externos como la temperatura o
los nutrientes disponibles (Alberts et al., 2002).
Antes de que una célula eucariota pueda comenzar a dividirse, debe:
- Replicar su DNA, para duplicar el número de sus
cromosomas.
- Sintetizar proteínas asociadas al DNA.
- Producir una reserva adecuada de organelos para las
dos células hijas.
- Ensamblar las estructuras necesarias para que se
lleven a cabo la mitosis y la citocinesis.
División Mitótica
La división mitótica es el mecanismo de la
reproducción asexual de las células eucariontes y
consiste en una división del núcleo (llamada mitosis),
seguida por la división del citoplasma (la citocinesis).
La palabra “mitosis” proviene del término griego que
significa “hilo”; durante la cual, los cromosomas se
condensan y aparecen como delgadas estructuras
filamentosas. La citocinesis (“movimiento de la célula”
en griego) es la división del citoplasma en dos células
hijas (Audesirk et al., 2013).
Después de la interfase, cuando los cromosomas de la célula se duplicaron y se realizaron otros preparativos necesarios para la división, puede realizarse la división mitótica.
Con base en el aspecto y actividad de los cromosomas,
la mitosis se divide en cuatro fases: profase, metafase,
anafase y telofase (Audesirk et al., 2013).
Durante la profase (que en griego significa “etapa
previa”), ocurren tres hechos principales (Figura 32):
- Los cromosomas duplicadosse condensan.
- Se forman los microtúbulos del huso.
- Estos microtúbulos del huso se unen a los
cromosomas
La mitosis da a cada núcleo de las células hijas una
copia de los cromosomas duplicados de la célula
progenitora y la citocinesis deposita un núcleo en cada
célula hija.
Por tanto, la división mitótica produce dos células hijas
que son genéticamente idénticas entre sí y a la célula
madre, que contienen cantidades iguales de
citoplasma (Figura 32).
La división mitótica, seguida por la diferenciación de
las células hijas, permite al óvulo fecundado
convertirse en individuo adulto con, quizá, billones de
células especializadas (Audesirk et al., 2013).
Gracias a esta, un organismo puede mantener sus
tejidos, muchos de los cuales necesitan reemplazos;
por ejemplo, para reparar partes dañadas por una
herida o incluso regenerar partes completas.
La división mitótica es también el mecanismo por el
que se reproducen las células madre (Audesirk et al.,
2013).
Citocinesis en una célula vegetal
La citocinesis de las células vegetales es muy
diferente, quizá porque sus paredes rígidas hacen
imposible que se divida una célula en dos por
opresión de la cintura. En cambio, vesículas llenas de
carbohidratos, que brotan del aparato de Golgi, se
alinean a lo largo del ecuador de la célula entre los
dos núcleos(Figura 33).
Las vesículas se fusionan y producen una estructura
llamada placa celular, que es como un saco aplanado,
rodeado por membrana y lleno de carbohidratos
pegajosos.
Cuando se fusionan suficientes vesículas, las orillas de
la placa celular se unen con la membrana plasmática
en la circunferencia de la célula. Los dos lados de la
membrana de la placa forman nuevas membranas
plasmáticas entre las dos células hijas.
Los carbohidratos que estaban en las vesículas se
quedan entre las membranas plasmáticas como parte
de la pared celular (Audesirk et al., 2013).
División Meiótica
La división meiótica es un requisito de la reproducción
sexual en todos los organismos eucariontes. En los
animales, la división meiótica ocurre únicamente en
ovarios y testículos.
La división meiótica consiste en una división
especializada del núcleo llamada meiosis y dos rondas
de citocinesis para producir cuatro células hijas que
pueden convertirse en gametos (óvulos o
espermatozoides)(Figura 34). Los gametos llevan la
mitad del material genético del progenitor. Las células
producidas por división meiótica no son genéticamente
idénticas entre ellas ni a la célula original (Audesirk et
al., 2013).
La clave de la reproducción sexual en los eucariontes
es la meiosis, la producción de núcleos haploides de
padres con cromosomas apareados.
En la división meiótica (meiosis seguida por
citocinesis), cada célula hija recibe un miembro de
cada par de cromosomas homólogos.
Por tanto, la meiosis (que proviene de la palabra griega
que significa “disminuir”) reduce a la mitad el número
de los cromosomas de una célula diploide (Audesirk et
al., 2013).
Meiosis I
Las fases de la meiosis llevan los mismos nombres que
las fases aproximadamente equivalentes de la mitosis,
seguidas por el número I o II para distinguirlas de las
dos divisiones nucleares que ocurren en la meiosis.
La primera división de la meiosis (llamada meiosis I)
separa los pares de homólogos y envía uno de cada par
a cada uno de los dos núcleos hijos, con lo que se
producen dos núcleos haploides (Figura 36). Ahora
bien, cada homólogo sigue constando de dos
cromátidas(Audesirk et al., 2013).
En las descripciones siguientes, suponemos que hay una
citocinesis junto con las divisiones nucleares. Como en la
mitosis, los cromosomas se duplican en la interfase,
antes de la meiosis, y las cromátidas hermanas de cada
cromosoma se unen una a la otra en el centrómero,
Cuando comienza la meiosis (Audesirk et al., 2013).
Meiosis II
Una segunda división (llamada meiosis II) separa las
cromátidas y empaca una cromátida en cada uno de
los otros dos núcleos hijos. Por tanto, al final de la
meiosis hay cuatro núcleos haploides hijos, cada uno
con una copia de cada cromosoma homólogo.
Como cada núcleo se encuentra en una célula
diferente, la división meiótica produce cuatro células
haploides a partir de una célula diploide original
(Audesirk et al., 2013).
La meiosis evolucionó de la mitosis, así que muchas de
las partes y acontecimientos de la meiosis se parecen o
son idénticos en la mitosis. Sin embargo, la meiosis se
distingue de la mitosis en un sentido importante:
durante la meiosis, la célula pasa por una ronda de
replicación de ADN seguida por dos divisiones del
núcleo (Audesirk et al., 2013).
Muerte celular
Las células pueden ser eliminadas en cualquier
momento de su ciclo celular. Esta eliminación puede
estar mediada por mecanismos internos celulares o
por la acción de agentes externos.
Con base en criterios morfológicos y bioquímicos, en
las células eucariotas se han definido tres clases de
muerte celular: apoptosis, autofagia y necrosis (Figura
37) (Ramírez-Agudelo y Rojas-López, 2010).
Apoptosis
La apoptosis es un proceso activo en el que se
consume ATP, mediado primordialmente por
caspasas. En cuanto a los cambios morfológicos, la
apoptosis se caracteriza por la condensación de la
cromatina y fragmentación del núcleo y del DNA,
dando origen a los cuerpos apoptóticos que contiene
material celular degradado.
La apoptosis es esencial para el desarrollo y
homeostasis de los tejidos, participa en la respuesta
inmune y, en general, en todos los procesos
fisiológicos.
Se ha demostrado que la muerte celular en
procariotas es muy similar al proceso apoptótico que
realizan las células eucariotas (Hochman, 1997).
Autofagia
Es un proceso lento que inicialmente afecta a
organelos y comportamientos celulares. Durante la
autofagia algunas porciones del citoplasma quedan
aisladas dentro de una vacuola de doble membrana y
son digeridas por hidrolasas lisosomales. Este
mecanismo es inducido en condiciones
microambientales adversas como limitantes de
nutrientes y cuando se debe remover un organelo con
alteracionesfuncionales.
Necrosis
En la necrosis hay ganancia de volumen celular
(oncosis), ruptura de la membrana plasmática y salida
del material intracelular. El aspecto de las células
necróticas resulta de la desnaturalización de proteínas
y de la digestión enzimática autolítica o heterolítica.
