Mitosis, Meiosis, Ciclo Celular

Para que surja una célula, tiene que haber una ya preexistente. Una célula se reproduce mediante una secuencia ordenada de procesos en la que duplica su contenido y luego se divide en dos células. A este ciclo en el que la célula se divide se le llama ciclo celular. Los aspectos específicos del ciclo celular varían en los distintos organismos, aun así muchas características son universales.

Para reproducirse dos células idénticas es necesaria la reproducción exacta de ADN en cada cromosoma y la separación y distribución precisas de cada cromosoma replicado en las células hijas. La mayoría de las células también deben replicar sus orgánulos y macromoléculas, por tanto para mantener su tamaño, las células en división deben coordinar la división con el crecimiento.

Nos podemos preguntar tres cuestiones:

1. ¿Cómo logran las células duplicar su contenido?

2. ¿Cómo logran las células la partición del contenido duplicado y dividirlo en dos?

3. ¿Cómo logran las células coordinar la maquinaria necesaria para llevar a cabo estos dos procesos?

La tercera cuestión es la más compleja y a la que dedicaremos este apartado del trabajo.

Para lograr el funcionamiento correcto de esta división, las células procariontes desarrollan una red de proteínas reguladoras que se conoce con el nombre de sistema de control del ciclo celular. Este sistema consiste en una serie de “interruptores” bioquímicos que dan las órdenes de replicación de ADN. También tiene que vigilar las condiciones del medio extracelular. Las células de un animal pluricelular son muy sensibles a las señales provenientes de otras células, por tanto se acelera el proceso de reproducción celular o se bloquea según las necesidades del organismo. Esto puede ser fundamental por ejemplo en procesos de desarrollo de cáncer.

La función básica del ciclo celular es la de duplicar de forma exacta la gran cantidad de ADN cromosómico y luego distribuir esas copias en células hijas exactamente iguales.

La duración del ciclo celular depende precisamente del tipo de célula del que se trate. Por ejemplo una levadura unicelular se divide cada 90-120 minutos, mientras que una célula hepática de mamífero, se divide aproximadamente una vez por año.

Vamos a coger el modelo de división celular en 24 horas. El ciclo celular de las células eucariotas se divide en cuatro fases. Cuando una célula en división es vista en microscopio, los dos acontecimientos más notables son la división del núcleo, es decir la mitosis, y la división de la célula en dos, es decir, la citocinesis. Tanto la mitosis como la citocinesis constituyen la fase M del ciclo celular. La fase M sólo dura una hora, lo que representa una fracción de tiempo muy pequeña. El periodo entre dos fases M se denomina interfase.

En la interfase, se producen muchos acontecimientos. Ocupa tres fases en el ciclo celular. En la fase S que viene de “síntesis”, ocurre la replicación del ADN nuclear, un requisito esencial para que se produzca la división celular. La fase S es seguida y precedida de dos fases en las que la célula continúa su crecimiento. La fase G1 (g proviene del inglés gap, intervalo). Es la fase que está entre el final de la fase M y el comienzo de la fase S. La fase G2 es el tiempo que media entre el final de la fase S y el comienzo de la fase M. Durante estas fases, la célula analiza los medios intracelulares y extracelulares por si las condiciones son las adecuadas para empezar la fase S y la mitosis.

En algunos puntos de las fases G1 Y G2 la célula debe decidir si pasa a la siguiente fase o hace una pausa para continuar preparando esa fase. Durante toda la interfase continúa la transcripción de genes, la síntesis de proteínas y el crecimiento de la masa celular. En definitiva las fases G1 Y G2 permiten ganar tiempo para que la célula crezca y duplique los orgánulos citoplasmáticos.

El primer indicio de que la célula está a punto de llegar a la fase M es la condensación progresiva de los cromosomas, los cuales se habían replicado en la fase S. En este estadio, los cromosomas replicados comienzan a apreciarse en el microscopio óptico como hebras largas que se torna más cortas y gruesas mediante el proceso de condensación.

Estos procesos del ciclo celular son controlados por un sistema de control central. Este controlador desencadena cada proceso siguiendo una secuencia predeterminada. El controlador es regulado en ciertos puntos críticos del ciclo mediante información de retroalimentación proveniente de los procesos que se llevan a cabo. Los procesos del ciclo celular deben tener lugar en una secuencia específica, que debe preservarse aun cuando uno de los pasos dure más de lo habitual. Por ejemplo, la totalidad del ADN nuclear se debe replicar antes que el núcleo comience a dividirse. Lo cual significa que la fase M debe ir precedida de una fase S completa.

Para todo esto la célula utiliza puntos de control, para que así una etapa pase a la siguiente cuando esté debidamente preparada.

Mitosis

Antes de la división nuclear o mitosis, cada cromosoma ha sido replicado y está constituido por dos cromátidas idénticas. Éstas se mantienen unidas por proteínas llamadas cohesinas. Durante la mitosis estas proteínas se separan y las cromátidas hermanas se escinden hasta transformarse en cromosomas hijos independientes, que el huso mitótico arrastra hacia los polos opuestos de la célula.

Interfase

La célula está ocupada en la actividad metabólica preparándose para la mitosis (las próximas cuatro fases que conducen e incluyen la división celular). Los cromosomas no se distinguen claramente en el núcleo, aunque una mancha oscura llamada nucléolo, puede ser visible. La célula puede contener un centrosoma con un par de centriolos (o centros de organización de microtúbulos en los vegetales) los cuales son sitios de organización para los microtúbulos.

Profase

Los dos centros de origen de los microtúbulos (en verde) son los centrosomas. La cromatina ha comenzado a condensarse y se observan las cromátidas (en azul). Las estructuras en color rojo son los cinetocoros. (Micrografía obtenida utilizando marcajes fluorescentes).

Se produce en ella la condensación del material genético (ADN, que en interfase existe en forma de cromatina), para formar unas estructuras altamente organizadas, los cromosomas. Como el material genético se ha duplicado previamente durante la fase S de la Interfase, los cromosomas replicados están formados por dos cromátidas, unidas a través del centrómero por moléculas de cohesinas.

Uno de los hechos más tempranos de la profase en las células animales es la

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