La reproducción celular: ciclo, mitosis y meiosis, por Ana Gloria Fernández Belloso

BIOLOGÍA

LA REPRODUCCIÓN CELULAR

ANA GLORIA FERNÁNDEZ BELLOSO DPTO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA.IES FERNANDO DE MENA BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO

TEMA 12. LA REPRODUCCIÓN CELULAR

1. - La vida de la célula.
2. - El ciclo celular
3. - La división celular.
   1. Mitosis o cariocinesis.
   2. Citocinesis.
4. - La división meiótica.
   1. Primera división meiotica.
   2. Segunda división meiótica.
   3. Meiosis y reproducción sexual.
5. - Diferencias entre mitosis y meiosis.

LA VIDA DE LA CÉLULA

En la vida celular se pueden distinguir cuatro etapas: nacimiento, crecimiento, diferenciación y reproducción o muerte celular. Todas las células, tras un tiempo más o menos largo, se reproducen y dan lugar a nuevas células hijas o bien mueren, pero en ambos caos la célula inicial deja de existir. La muerte célular se produce por APOPTOSIS, es decir, por autolisis a partir de la ruptura de los lisosomas. Se trata de una muerte programada y natural, por la cual las células se autodestruyen. Si una célula no entra en apoptosis se divide indefinidamente y se convierte en cancerosa.

TIPOS DE DIVISIÓN CELULAR

En organismos unicelulares, la vida celular es corta, es decir, el crecimiento y la reproducción son rápidas. En pluricelulares, se pueden distinguir dos tipos de división celular según el número de cromosomas de las células hijas:

a) División con mitosis. Es una división generadora de células con el mismo número de cromosomas que la célula madre. b) Meiosis. División generadora de células con la mitad de cromosomas con la células madre.

2012/2013 Página 1BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO ANA GLORIA FERNÁNDEZ BELLOSO DPTO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA.IES FERNANDO DE MENA

EL CICLO CELULAR

El ciclo celular o ciclo vital 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 el ciclo celular se diferencian claramente dos etapas:

a) Interfase: Es la etapa de no división. Consta a su vez de otras tres fases, denominadas G1. S y G2, en las cuales se observa el núcleo interfásico. Estas fases son muy activas, en las que se produce la síntesis de las sustancias de la célula, la síntesis de proteínas, etc. La síntesis del ADN se sintetiza concretamente en la fase S. Al final de la interfase el ADN se ha duplicado. Al final de la fase G1 se encuentra el punto R o punto de RESTRICCION en el cual, cuando la célula entra en él no puede volver hacia atrás, es decir es un punto de "no retorno" a partir del cual la célula necesariamente se dividirá. Hay células que no se dividen nunca (por ejemplo neuronas)que nunca entran en el punto R y por tanto permanecen en la fase G1, entonces se denomina a esta fase Fase G0. b) División: Es la etapa en la que la célula madre dará lugar a dos células hijas. Consta de una fase denominada fase M (M de mitosis) que engloba dos procesos:

a. Cariocinesis o mitosis. Consiste en la división del núcleo. Cada molécula de ADN del núcleo, junto con su copia se condensa formando un cromosoma. Luego se rompe la envoltura nuclear y los cromosomas terminan de condensarse. Posteriormente, cada cromosoma se divide en dos y cada célula hija recibe el mismo número de cromosomas (la misma cantidad de ADN) que la célula madre. b. Citocinesis. Es un proceso que se produce despues de la mitosis y que corresponde a la división del citoplasma.

La fase M dura solo una décima parte o menos del total del ciclo celular.

Interfase S G1 G2 M mitosis citocinesis telofase anafase metalase profase

Fig. 12.1. Ciclo celular.

2012/2013 Página 2ANA GLORIA FERNÁNDEZ BELLOSO DPTO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA.IES FERNANDO DE MENA

LA DIVISIÓN CELULAR O FASE M

BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO ANA GLORIA FERNÁNDEZ BELLOSO DPTO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA.IES FERNANDO DE MENA La división celular o fase M del ciclo celular comprende la división del núcleo o CARIOCINESIS o MITOSIS propiamente dicha y la división del citoplasma o CITOCINESIS.

CARIOCINESIS O MITOSIS

La mitosis es el proceso por el cual una célula de una célula 2n se obtienen otras dos células 2n. Gracias a la mitosis, los seres pluricelulares tienen la misma dotación genética que el cigoto. Se pueden distinguir cuatro fases:

a) PROFASE: Es la etapa inicial, se caracteriza por los siguientes procesos:

• El ADN, que se encontraba en forma de cromatina, se condensa para formar los cromosomas. Cada cromosoma está formado por las dos cromátidas hermanas (con la información duplicada)
• Desaparecen los nucléolos. Se duplica el centrosoma y se comienzan a separar uno del otro por alargamiento de los microtúbulos que los unen, hasta situarse en los extremos de la célula (polos celulares)

A En los cromosomas se forma el cinetocoro a partir de los cuales se originan unos microtúbulos denominados fibras cinetocóricas.

• Desaparece la membrana nuclear.

b) METAFASE:

• Las fibras cinetocóricas se alargan y forman junto con las fibras que unen los centrosomas el denominado huso acromático. Los cromosomas se sitúan en el centro de la célula (placa ecuatorial), con sus cromátidas dirigidas hacia los polos.

c) ANAFASE:

• Se produce el acortamiento de los microtúbulos del huso lo que genera que las cromátidas hermanas se separen (se divide el cromosoma) y se vayan hacia los polos celulares.

d) TELOFASE: Es la etapa final y se caracteriza por:

Los cromosomas que ya están en los polos celulares comienzan a descondensarse para dar lugar a la cromatina. Desaparecen los cinetocoros.

• Desaparece el huso acromático. Vuelve a construirse la membrana nuclear.

2012/2013 Página 3BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO ANA GLORIA FERNÁNDEZ BELLOSO DPTO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA.IES FERNANDO DE MENA

Mitosis

Interfase Profase Centriolos (2 pares) Cromatina Huso Mitótico Centriolo Fragmentos de la Membrana Nuclear Nucleolo Membrana Nuclear Membrana Plasmática Cromosoma (2 cromatidas hermanas) Metafase Anafase Telofase Placa Metafásica 4-235323/83 e e Cromosomas hijos Membrana nuclear en formación

Fig 12.2

CITOCINESIS

La citocinesis es la división del citoplasma y el reparto de los orgánulos que origina dos células hijas. Puede realizarse de dos formas diferentes según el tipo de célula:

a) En células animales, se produce por "estrangulamiento". Una serie de microfilamentos de actina forman un surco en el centro de la célula denominado "anillo contractil" que va cerrándose y termina por separar los dos citoplasmas de las células hijas. b) En células vegetales, se forma un tabique por unión de vesículas procedentes del Aparato de Golgi que se generarán posteriormente la pared de las dos células hijas.

2012/2013 Página 4

Centromero Núcleo en formación 11BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO ANA GLORIA FERNÁNDEZ BELLOSO DPTO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA.IES FERNANDO DE MENA

CINETOCINESIS

reparación del nucleolo envoltura nuclear completa que rodea los cromosomas en descondensación cuerpo medio: región de solapamiento de microtúbulos anillo contractil que genera el surco de segmentación restos comprimidos de los microtúbulos polares del huso nueva formación del conjunto de microtúbulos interfásicos nucleados por el centrosoma par de centríolos que identifican la localización del centrosoma

Fig. 12. 3. Citocinesis animal

CITOCINESIS EN CÉLULAS VEGETALES

OIO Membrana celular Pared celular Placa celular Nueva pared celular

Fig. 12.4. Citocinesis vegetal

LA MEIOSIS

La meiosis es el proceso generador de células con la mitad de cromosomas que la célula madre. Es decir, una célula 2n origina cuatro células n.

2012/2013 Página 5BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO ANA GLORIA FERNÁNDEZ BELLOSO DPTO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA.IES FERNANDO DE MENA

Comprende dos divisiones sucesivas:

a) Primera división meiótica o Meiosis I. Es una división reduccional, en la que las células hijas ya tienen la mitad de cromosomas que la célula madre. b) Segunda división meiotica o Meiosis II. Es parecida a una mitosis. En la producción de gametos la meiosis tiene un papel fundamental para que la célula resultante, el cigoto, no presente doble número de cromosomas. En la meiosis, antes de iniciarse la primera división meiótica, igual que pasa en la mitosis, hay un periodo de interfase durante la que se duplica el ADN. En cambio previamente a la segunda división meiótica no se produce la duplicación del material genético. Así pues, en la meiosis, tras una sola duplicación del ADN, se producen dos divisiones sucesivas. Cada una de ellas presenta una división del núcleo y una división del citoplasma. Otra característica muy importante de la meiosis es que se produce la RECOMBINACIÓN GENÉTICA. o intercambio de material hereditario entre las cromátidas de los cromosomas homólogos.

PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA

En esta división se aparean los cromosomas homólogos y se produce el intercambio de material hereditario. Comprende las siguientes fases:

a) PROFASE I El ADN se condensa y forma los cromosomas. A diferencia de la mitosis , los dos cromosomas homólogos se juntan y forman las TÉTRADAS, entre los que se produce el intercambio de ADN. En esta fase se diferencian cinco etapas:

• LEPTOTENA. Los cromosomas se condensan y forman las tétradas. Los cromosomas ya están duplicados por lo que tienen dos cromátidas.
• ZIGOTENA. Cada cromosoma se asocia a su homólogo formando las tétradas.
• PAQUITENA. Los cromosomas homólogos ya están formando las tétradas y dos de las cuatro cromatidas se entrecruzan al menos en un punto. Los entrecruzamientos consisten en la ruptura de las dobles hélices y su posterior unión alternada, produciéndose RECOMBINACIÓN GENÉTICA, que consiste en el intercambio de material genético entre las cromatidas hermanas.
• DIPLOTENA. Finaliza la unión de los cromosomas homólogos que tienden a separarse, permaneciendo sólo unido por los puntos en los que se ha producido el entrecruzamiento, denominados QUIASMAS.
• DIACINESIS. Se terminan de condensar los cromosomas, quedando cada uno de los cromosomas homólogos con información diferente.

2012/2013 Página 6BIOLOGÍA 2º BACHILLERATO ANA GLORIA FERNÁNDEZ BELLOSO DPTO BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA.IES FERNANDO DE MENA

b) METAFASE I. La envoltura nuclear y el nucleolo han desaparecido y lo cromosomas bivalentes se colocan en el plano ecuatorial de la célula. c) ANAFASE I. Los dos cromosomas homólogos, cada uno formado por dos cromatidas se separan y se dirigen hacia los polos opuestos. d) TELOFASE I. Los cromosomas pueden descondensarse un poco y formarse la envoltura nuclear que dura muy poco. O directamente iniciar la segunda división meiótica.

SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA

Se produce sin duplicación del ADN. Es parecida a una división mitótica, exceptuando que sólo hay un cromosoma homólogo de cada pareja. Se distinguen cuatro fases:

a) PROFASE II. Se rompe la envoltura nuclear, se duplican los centrosomas y se forma el huso acromático. b) METAFASE II. Los cromosomas se disponen en el region ecuatorial. c) ANAFASE II. Las dos cromatidas de cada cromosoma se separan y migran hacia los polos ecuatoriales. d) TELOFASE II. Los cromosomas se desenrollan y se forman las envolturas nucleares. Posteriormente se produce la Citocinesis.

MEIOSIS

Melosis I Interfase Profase 1 Metatase 1 Anafase I Centriotes (2 pares) Placa de Metafase Cromatidas hermann unidas Huso Membrana Cromatina Nuclear Cromatidas hermanni Centromerco Meiosis II Telofase 1 Profase II Metefase II Anafase II Telofase II * Células haploides 5

Fig. 12.5. Meiosis.

2012/2013 Página 7