REPRODUCCIÓN CELULAR.

- CICLO CELULAR.

          Las células que pierde un organismo deben ser sustituidas por otras, para ello, las células sufren un proceso de división que permite obtener dos células hijas idénticas a la progenitora.

Supone:

• Duplicar el material genético, para que las dos células hijas tengan la misma cantidad de ADN.
• Dividir el citoplasma.

El ciclo celular de una célula, es el conjunto de cambios que sufre desde que se forma, hasta que sufre la mitosis para dar dos células hijas. Su duración depende del tipo de células.

En las células eucariotas se divide en dos fases:

Interfase: en la que la célula crece, fabrica sus proteínas y enzimas y duplica su ADN. Durante esta fase del ciclo de vida de la célula existe una gran actividad metabólica, donde la célula crece aumentando de tamaño.

Se divide en varias fases:

• Fase G1: Tiene lugar la síntesis de proteínas necesarias para el crecimiento de la célula, donde aumenta de tamaño. Comienza cuando acaba la mitosis, hasta la fase S. Existen células que no entran nunca en mitosis, sino que, entran en una fase donde permanecen toda su vida. Se le denomina Go, fase de reposo o quiescencia.
• Fase S: Se produce la replicación del ADN y se sintetizan las histonas. Están formados por dos cromátidas.
• Fase G2: Es la fase más corta y se forman las proteínas y enzimas necesarias para la división de la célula. También se duplican los centriolos.

Fase M: Fase donde la célula sufre división tanto del material genético como de su citoplasma.

La división celular es un proceso biológico que en los seres unicelulares permite su multiplicación y en los pluricelulares el crecimiento, desarrollo y la regeneración de órganos y tejidos y las funciones de reproducción.

En una división celular típica, la célula inicial, célula madre, divide su núcleo en dos núcleos hijos con la misma información genética que es la misma que célula madre.

En una división celular hay que distinguir dos aspectos distintos:

• División del núcleo: cariocinesis o mitosis.
• División del citoplasma: citocinesis.

- REPLICACIÓN DEL ADN.

          La replicación del ADN ocurre en la fase S de la interfase. El ADN es una molécula formada por dos cadenas complementarias y antiparalelas.

Modelo conservativo: la doble hélice conserva las dos cadenas antiguas y la otra doble hélice está formada por las cadenas nuevas.

Modelo dispersivo: cada una de las cadenas hijas contiene fragmentos de la cadena original y fragmentos de nueva síntesis.

- DIVISIÓN CELULAR: MITOSIS Y CITOCINESIS.

          Los cromosomas mitóticos:

Durante la mitosis las cromátidas se repliegan sobre sí mismas en tal grado que surgen pequeños cuerpos dobles visibles al microscopio: son cromosomas metafásicos.
Su tamaño es variable, en cada cromosoma mitótico podemos distinguir:
Las cromátidas; son estructuras idénticas en morfología e información ya que contienen cada una una molécula de ADN. Están unidas por el centrómero.
Se puede decir que el cromosoma es el conjunto de dos cromátidas y genéticamente cada cromátida tiene el valor de un cromosoma. Cada una está constituida por un esqueleto proteico.
El centrómero: se fija al huso acromático durante la mitosis. Se encuentra en un estrechamiento, constricción primaria que divide a cada cromátida del cromosoma en dos brazos.
Se encuentran en él los cinetocoros (zonas discoidales situadas a ambos lados del centrómero que durante la división celular tiene como función hacer que los microtúbulos del huso se urian a los cromosomas).



Los Telómeros: el ADN de los telómeros no se transcribe y en cada proceso de división celular se acorta.Cuando desaparecen el cromosoma sigue acortándose y la célula pierde información genética útil y degenera..
En las células cancerosas, una enzima, la telomerasa, regenera los telómeros; esta es la razón, al parecer, de que estas células puedan dividirse indefinidamente.

El organizador nucleolar: Se sitúan los genes que se transcriben como ARNs, con lo que se promueve la formación del nucléolo y de los ribosomas.

El satélite (SAT): segmento del cromosoma entre el organizador nucleolar y el telómero. Poseen satélite aquellos cromosomas que tienen NOR.

          Clasificación de los cromosomas por la posición del centrómero:

Los cromosomas son orgánulos constantes en número, forma y características. Pueden ser diferentes unos de otros. Permite clasificar a los cromosomas metafásicos en metacéntricos, submetacéntricos, acrocéntricos y telocéntricos, según tengan el centrómero en medio, desplazado hacia uno de los brazos, casi en el extremo o en el extremo.

          El cariotipo:

Número, forma y tamaño de los cromosomas de una determinada especie. Al conjunto de los cromosomas de una célula. Los cromosomas de una célula pueden ser observados al microscopio óptico, fotografiados y sobre estas fotografías pueden contarse y medirse con toda facilidad.

          Mitosis:

Después de la fase S del ciclo celular se lleva a cabo la división celular o fase M, que es con frecuencia el periodo más corto del ciclo. Se pueden distinguir en dos procesos: la mitosis y la citocinesis que consiste en la división del citoplasma.

A la mitosis se le denomina cariocinesis, efecto neto de esta división, cada cromosoma nuclear forme una copia a lo largo de sí mismo.

Para su mejor estudio los científicos la dividen en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.

          Profase:

Fase más larga, se suceden en ella una serie de fenómenos tanto en el núcleo como en el citoplasma:

• El comienzo de la mitosis se reconoce por la aparición de los cromosomas como formas distinguibles, debido a que se van acortando por un proceso de contracción y condensación.
• Adoptan una apariencia de doble filamento, estando formado cada uno por dos mitades separadas denominadas cromátidas, se mantienen juntas por el centrómero.
• Desaparecen los nucléolos y la membrana nuclear empieza a fragmentarse.
• En las células animales el par de centriolos se ha dividido en interfase y ha dado lugar a dos pares de centriolos que constituirán los fotos de unas ordenaciones radiales de microtubulos: los ásteres.

          Metafase:

Fase corta, tienen lugar:

• Se hace visible formado el huso mitótico, se extiende entre los dos polos de la célula.
• Los cromosomas alcanzan el máximo grado de contracción.
• Los cromosomas se desplazan hacia el planos ecuatorial de la célula para formar la placa ecuatorial o metafísica.

          Anafase:

• Fase más corta.
• Se produce la separación de las dos cromátidas hermanas moviéndose cada una a un polo de la célula.
• Esta separación se produce debido a que se produce el acortamiento de los túbulos cinetocóricos que se acortan por polimerización y los microtúbulos polares se alargan por polimerización.

          Telofase:

• Duración en el ápice de raíz de ajo es de 10 a 30 minutos.
• Los cromosomas son revestidos por fragmentos del retículo endoplasmático que terminarán soldándose para constituir la envoltura nuclear.
• Los cromosomas van descondensándose y se desfiguran adquiriendo el núcleo un aspecto cada vez más interfásico.
• Los nucléolos comienzan a reaparecer.
• Los microtúbulos del huso de agrupan en haces por la aparición en la región media de cilindros de una sustancia densa y pierden sus conexiones con los polos.

          Citocinesis:

División del citoplasma para dar dos células hijas, con la misma dotación cromosómica y los mismos orgánulos citoplasmáticos, de la forma más equitativamente posible.

En células animales: se produce por esntrangulamiento, en el plano ecuatorial de la célula aparece un anillo contráctil formado por filamentos de actina y miosina del citoesqueleto.

En células vegetales: debido a que las células vegetales se mantienen unidas por la pared celular, la citocinesis no se realiza mediante estrangulamiento, se forma un tabique de separación entre las dos células hijas llamado fragmoplasto.

      Significado biológico de la mitosis:

1. A nivel genético: representa sistema de reparto equitativo e idéntico de la información genética.
2. A nivel celular: la mitosis permite la perpetuación de la estirpe celular y la formación de colonias. En seres unicelulares la mitosis supone la reproducción asexual.
3. A nivel orgánico: la mitosis permite el crecimiento y desarrollo de los tejidos y de los órganos de los seres pluricelulares así como la reparación y regeneración de los mismos.

         

          Meiosis:

Es un mecanismo de división celular que permite la obtención a partir de células diploides, células haploides con diferentes combinaciones de genes.

Objetivos de la meiosis: reducción del número de cromosomas a la mitad, otro es el de establecer reestructuraciones en los cromosomas homólogos mediante el intercambio de material genético.

          Mecanismo de meiosis:

Consta de dos divisiones sucesivas de la célula con una única replicación del ADN. El producto final son cuatro células con n cromosomas.

          Meiosis I

1. Profase I.

Leptoteno: los cromosoma se condensan hasta hacerse visibles a MO, aparecen como largos filamentos que presentan unos gránulos: los cromómeros.

Zigoteno:

• Los cromosomas homólogos se buscan y se aparean punto por punto en toda su longitud. Puede comenzar por el centro o por los extremos y continuar a lo largo de todo el cromosoma.
• Este apareamiento se denomina sinapsis y se produce a través del complejo sinaptonémico.

Paquiteno:

• Los pares de cromosomas homólogos aparecen íntimamente unidos formando una estructura formada por cuatro cromátidas que se denomina tétrada o bivalente.
• Se produce el entrecruzamiento o sobrecruzamiento, es un intercambio de material cromosómico entre las cromátidas de los cromosomas homólogos.

Diploteno:

• Los bivalentes inician su separación aunque se mantienen unidos por los puntos donde se produjo el entrecruzamiento, se denominan quiasmas, se produce la visualización del entrecruzamiento.
• En cada par de homólogos puede haber uno o varios quiasmas, todo depende de cuantos entrecruzamientos haya tenido lugar en el bivalente.

Diacinesis:

• Las cromátidas aparecen muy condensadas, los cromosomas se condensan al máximo. Cada par de cromátidas hermanas están unidas por el centrómero y cada par de cromosomas homólogos están unidos por los quiasmas que se producen entre cromátidas no hermanas.
• Desaparece el nucléolo y la membrana nuclear y se forma el huso acromático.

2. Metafase I.

          Los bivalentes se disponen en el ecuador del huso, de forma que los cinetocoros de cada homólogo se orientan hacía el mismo polo.

Se forma la placa metafísica, la diferencia con la metafase mitótica es que en la placa metafísica se disponen tétradas o bivalentes.

3. Anafase I.

          Se produce la separación de cromosomas completos con sus dos cromátidas cada uno, en esta fase es donde se produce la reducción cromosómica.

4. Telofase I.

          Reaparece la membrana nuclear y el nucléolo, y los cromosomas sufren una pequeña descondensaciñon. Se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas que tenía la célula madre y con dos cromátidas cada cromosomas.

          Meiosis II:

Es una mitosis normal y se da en las dos células hijas, se produce una corta interfase donde no hay síntesis de ADN.

1. Profase II: Desaparece la membrana nuclear, el nucléolo, los cromosomas se condensan y se forma el huso acromático.
2. Metafase II: Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial de la célula y se forma la placa metafísica.
3. Anafase II: Se separan las cromátidas a cada uno de los polos opuestos, igual que en la mitosis los microtúbulos cinetocóricos se acortan y los microtúbulos polares se alargan.
4. Telofase II: Cuando las cromátidas llegan a los polos opuestos de la célula, se forma la membrana nuclear alrededor de los cromosomas, los cuales se descondensan.

          significado biológico de la meiosis:

A nivel genético. el sobrecruzamiento da lugar a nuevas combinaciones de genes en los cromosomas, es responsable de la recombinación genética.

A nivel orgánico. Las células haploides resultantes de la meiosis se van a convertir en las células sexuales reproductoras: los gametos o en células asexuales reproductoras.

- MUTACIONES.

Se producen en la secuencia del ADN de una célula.

• Germinales: afectan a los gametos o a las células madre de los gametos, por lo tanto se transmiten a la descendencia.
• Somáticas: las sufren células somáticas por lo tanto no son heredables.

Según el material genético afectado:

• Génicas: se produce un cambio en un nucleótido de un determinado gen.
• Cromosómicas: cuando afectan a los genes de un cromosoma.
• Genómicas: cuando se altera el número cromosómico.

          Mutaciones génicas:

Son aquellas que producen alteraciones en la secuencia de nucleótidos de un gen, se les denomina mutaciones puntuales.

1. Situaciones de pares de bases:
   - Transiciones: se sustituye una base púrica por otra púrica o una pirimidínica por otra pirimidínica.
   - Transversiones: Las consecuencias de estas mutaciones depende del triplete al que afecte y de si supone un cambio de aminoácido.
2. Pérdida o inserción de nucleótidos:
   - Adiciones génicas: inserción de nucleótidos en la secuencia del gen.
   - Deleciones génicas: pérdida de nucleótidos, este tipo de mutaciones pueden alterar la secuencia de aminoácidos de la proteína codificada y sus consecuencias pueden ser graves.

         

          Mutaciones cromosómicas:

Cambios en la estructura interna de los cromosomas:

1. Las que suponen pérdida o duplicación de segmentos:
   - Deleción cromosómica: pérdida de segmento del cromosoma.
   - Duplicación cromosómica: repetición de un segmento del cromosoma.
2. Suponen variaciones en la distribución de los segmentos de los cromosomas:
   - Inversiones: Segmento de un cromosoma se encuentra situado en posición invertida.
   - Translocaciones: Segmento del cromosoma se sitúa en otro cromosoma.

Efecto fenotípico de las mutaciones cromosómicas estructurales:

• Deleción apenas tiene importancia evolutiva.
• Duplicación posee una importancia evolutiva grande.
• Inversiones y translocaciones también son muy importantes en la evolución.

          Mutaciones genómicas:

Alteraciones en el número de cromosomas propios de la especie.

1. Euploidias: cuando afecta al número de juegos completos de cromosomas.
   
   - Haploidía: un solo juego de cromosomas (n).
   - Poliploidía: si presenta más de los dos juegos de cromosomas, pueden triploides (3n), tetraploides (4n).
   
   Cromosomas en:
   
   - Autopoliploidía: si todos los juegos de cromosomas proceden de la misma especie.
   - Alopoliploidía: si los cromosomas proceden de la hibridación de dos especies.
   
2. Aneuploidías: cuando sólo está afectada una parte del juego cromosómico y el cigoto presenta cromosomas de más o de menos.
   
   -Monosomía: cuando falta uno de los cromosomas de la pareja de homólogos.
   - Trisomías: cuando presenta tres cromosomas homólogos en lugar de dos.
   - Tetrasomías: cuando presenta cuatro cromosomas homólogos en lugar de dos.

- AGENTES MUTAGÉNICOS.

          Factores capaces de aumentar la frecuencia de mutación natural.

• Agentes físicos:
  
  - Las radiaciones electromagnéticas como los rayos X y los rayos gamma.
  - Las radiaciones corpusculares como los rayos á, los rayos b y los flujos de protones o neutrones.
  - Ciertos factores físicos como los ultrasonidos, los choques térmicos, la centrifugación, etc.
• Agentes químicos:
  
  - Los análogos de las bases nitrogenadas.
  - El ácido nitroso, porque desamina ciertas bases nitrogenadas.
  - Los alcaloides como la cafeína, la nicotina, etc.
  - El gas mostaza, el agua oxigenada, el ciclamato, etc.