Reproducción celular

Reproducción celular

1. REPRODUCCIÓN DE LA CÉLULA PROCARIOTA

La reproducción de las células procariotas es asexual por bipartición, es decir, la célula bacteriana comienza a estrangularse a nivel del ecuador de la célula, hasta que llega un momento en que se tocan las membranas y se separan las dos células hijas.

Las células procariotas tienen una dotación haploide y presentan unos mecanismos de transferencia genética de tipo parasexual, con importantes diferencias respecto a la reproducción sexual de eucariotas. Generalmente sólo se transfieren fragmentos del ADN cromosómico y siempre en un único sentido: del donante al receptor.

1. TRANSFORMACIÓN

Proceso mediante el cual una bacteria modifica su genoma por la incorporación de un ADN libre en el entorno, liberado por la lisis espontánea de otra bacteria. El ADN transformante se incorpora irreversiblemente al genoma bacteriano. Cuando una bacteria se encuentra en el estado fisiológico que permite captar ADN externo para ser transformada, se dice que es competente.

1. CONJUGACIÓN

Proceso mediante el cual una bacteria contacta físicamente con otra y le transfiere una pequeña cantidad de ADN. Existen tres tipos de bacterias:

• Bacterias F⁺: presentan una pequeña porción de ADN independiente del cromosoma llamada plásmido F (plásmido conjugativo).
• Bacterias F⁻: no presentan el plásmido F
• Bacterias Hfr (High frequency recombination): presentan el plásmido F integrado en el cromosoma bacteriano y, por ello, recibe el nombre de episoma.

Según lo anterior, el proceso tiene variaciones en función del tipo de bacterias que contacten:

1. F⁺ / F⁻

El contacto físico se produce mediante pelos sexuales huecos o Pili y se requiere que exista síntesis de ADN para que se produzca la conjugación. La replicación se realiza al mismo tiempo que la transferencia. A medida que se va replicando el plásmido F, se va transfiriendo a la célula receptora a través del pelo. Cuando el proceso termina, la bacteria F− se convierte en F+.

1. Hfr / F⁻

El proceso es básicamente el mismo pero en la transferencia puede ocurrir que se arrastre parte del cromosoma bacteriano.

1. TRANSDUCCIÓN

El vector de transferencia genética es un virus bacteriófago (virus que infecta bacterias). El virus comienza un ciclo lítico en el que incorpora ADN de una bacteria en su genoma (donante). Cuando esta bacteria se lisa (rompe), se libera el virus con fragmentos de ADN de la misma. Este virus puede volver a infectar otras bacterias, transfiriéndoles de esta manera el ADN de la primera bacteria.

1. REPRODUCCIÓN DE LA CÉLULA EUCARIOTA

CICLO CELULAR

Las células que se pierden, tienen que ser sustituidas por otras; de ello se ocupa la división celular, que implica tres procesos: duplicación del ADN (interfase), división del núcleo (mitosis o meiosis) y división del citoplasma (citocinesis).

El ciclo celular es el conjunto de cambios que ocurren en una célula desde que se forma, a partir de otra anterior, hasta que se divide para dar lugar a dos células hijas. Se divide en dos fases:

1. Interfase: la célula crece y sintetiza diversas sustancias. Es el periodo que hay entre dos mitosis sucesivas (consecutivas, seguidas) y es la fase más larga del ciclo celular. Aumenta mucho el tamaño de la célula. En ella hay 3 periodos o fases:

• Fase G₁: la célula aumenta de volumen hasta alcanzar el tamaño de su forma celular típica, a la vez que se sintetizan las proteínas necesarias para la división celular. Comienza cuando termina la mitosis y dura hasta que empieza la duplicación del ADN.

Fase G₀: algunas células no entran nunca en mitosis y permanecen siempre en esta fase. Ocurre en células que están muy especializadas en una función determinada (neuronas y células musculares, es decir, células que nunca se dividen; cuando mueren, no se forman otras nuevas que las reemplacen).

• Fase S: se produce la duplicación del ADN. Por tanto, cada cromosoma está formado por dos cromátidas iguales.

• Fase G₂: es el periodo que ocurre desde que termina la duplicación del ADN hasta que empieza la mitosis. Es muy corta y la célula aumenta muy poco de tamaño, se sintetizan las proteínas que faltan necesarias para la división celular y se duplican los centriolos. Termina cuando se empiezan a condensar (organizar) los cromosomas.

1. Fase M (mitosis y citocinesis): es el proceso de división del núcleo por el cual una célula madre forma dos células hijas, iguales entre sí y con el mismo número de cromosomas que la madre. En ella se distinguen 4 fases:

• Profase: Los cromosomas se empiezan a organizar y se pueden observar al microscopio. Cada cromosoma está formado por dos cromátidas iguales (que se duplicaron en la fase S del ciclo).

Los centriolos (que se duplicaron en la fase G₂ del ciclo) se separan y van hacia lados (polos) opuestos de la célula.

Se forma el huso mitótico entre ellos.

Desaparecen la membrana nuclear y el nucleolo, dejando los cromosomas libres en el citoplasma.

• Metafase: Los cromosomas están totalmente condensados (organizados, es cuando mejor se ven)

El huso mitótico está entre los lados opuestos de la célula.

Se forma la placa metafísica que es el conjunto de los cromosomas en el ecuador de la célula (en la parte central).

Cada cromátida de cada cromosoma queda orientada hacia un polo de la célula.

• Anafase: Las dos cromátidas de cada cromosoma van hacia polos opuestos (contrarios) de la célula.

Termina cuando las cromátidas (ya cromosomas) llegan a los polos.

• Telofase: Los nucleolos vuelven a aparecer y los cromosomas se desorganizan por lo que ya no se ven.

La membrana del núcleo se vuelve a formar alrededor de cada grupo de cromosomas, una en cada polo de la célula.

1. La citocinesis es la división del citoplasma y el reparto del contenido de la célula entre las dos células hijas. Es distinto en animales que en vegetales:

• En las células animales, la célula madre se divide en dos porque se estrecha la parte central hasta que se tocan las membranas.

• En las células vegetales, se empieza a formar la pared en el centro de la célula separando las dos células hijas.

1. MEIOSIS

Es un tipo de división celular en el que se producen 4 células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre. Sólo puede ocurrir en células diploides (2n) que son las células germinales y su objetivo es producir células haploides (n) que son los gametos de los organismos que se reproducen sexualmente.

Las características básicas son:

• A partir de una célula 2n se obtienen 4 células n genéticamente diferentes entre sí y de la célula madre. El número de cromosomas se reduce a la mitad.
• Se produce el fenómeno de recombinación genética o intercambio de material genético entre cromátidas de cromosomas homólogos.

Consta de dos divisiones sucesivas, Meiosis I y Meiosis II. La primera se denomina meiosis reduccional y la segunda, ecuacional.

Meiosis I

Se trata de una división reduccional porque los núcleos de las células hijas tienen ya la mitad de cromosomas que la célula madre. En esta primera división meiótica se aparean los cromosomas homólogos y se produce el intercambio de material genético.

Profase I

Es la etapa más compleja del proceso y se divide en 5 subetapas:

1. Leptoteno: los cromosomas se empiezan a condensar y a hacerse visibles. Cada uno está formado por dos cromátidas estrechamente unidas y ancladas por sus extremos a la envoltura nuclear.
2. Zigoteno: los cromosomas homólogos se aparean punto por punto en toda su longitud. Este apareamiento se llama sinapsis y forma una estructura de 4 cromátidas que se llama tétrada o bivalente.
3. Paquiteno: se produce el sobrecruzamiento (crossing-over) o intercambio de material genético entre las cromátidas de los cromosomas homólogos. La consecuencia es la recombinación génica (intercambio de genes).
4. Diploteno: los cromosomas homólogos comienzan a separarse aunque permanecen unidos por los puntos donde ha tenido lugar el sobrecruzamiento, denominados quiasmas.
5. Diacinesis: los cromosomas se condensan al máximo y sus dos cromátidas ya son visibles. Las cromátidas hermanas están unidas por sus centrómeros y los cromosomas homólogos por los quiasmas. Desaparece la membrana nuclear, nucleolo y se forma el huso mitótico.

Metafase I

Similar a la de mitosis con la diferencia que en la zona ecuatorial se disponen las tétradas unidas por los quiasmas. Los cinetocoros de las cromátidas hermanas están fusionados y se orientan hacia el mismo polo.

Anafase I

Se separan los pares de cromosomas homólogos hacia polos opuestos de la célula. Por tanto, no se separan cromátidas (como en la anafase mitótica) sino cromosomas completos, en los que ha habido recombinación genética.

Telofase I

Se vuelven a formar las membranas nucleares y los nucleolos y los cromosomas se descondensan levemente. Se obtienen dos células hijas con la mitad de cromosomas que la célula madre, y con dos cromátidas por cromosoma.

Meiosis II

Se trata de una división ecuacional igual que la de una mitosis normal. Esta segunda división mitótica ocurre simultáneamente en las dos células hijas. Antes de empezar, puede existir un periodo corto de interfase en el que no hay duplicación de ADN.

Profase II

Desaparece la membrana nuclear, los cromosomas se condensan y se forma el huso acromático o mitótico.

Metafase II

Los cromosomas forman la placa ecuatorial o metafásica. Cada uno está formado por dos cromátidas unidas por el centrómero.

Anafase II

Se separan los centrómeros y cada cromátida migra hacia polos opuestos.

Telofase II

Se forma la envoltura nuclear alrededor de los cromosomas, que se descondensan. Se producen cuatro células hijas con la mitad de cromosomas. Son, por tanto, células haploides y genéticamente distintas.

1. SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MITOSIS Y LA MEIOSIS

La mitosis es el proceso por el cual los organismos eucariotas unicelulares se reproducen asexualmente. En el caso de los pluricelulares, se utiliza para crecer y desarrollarse a partir del cigoto o para regenerar células, tejidos y órganos.

La meiosis permite la conservación del número de cromosomas de cada individuo, generación tras generación y, por tanto, del número cromosómico de cada especie.

Además, aumenta la variabilidad genética de los individuos y las especies que, junto con las mutaciones, son los mecanismos sobre los que actúa la evolución mediante selección natural.

ACTIVIDADES TEMA 3: REPRODUCCIÓN CELULAR

1. Realiza un dibujo de un cromosomas metafásico típico y señala sus partes.
2. Define ciclo celular y enumera sus fases, indicando los sucesos más importantes que ocurren en cada una de ellas, así como la variación de ADN.
3. Cuál es la fase más importante de la interfase? Justifica la respuesta.
4. Menciona las etapas de la mitosis. Describe y representa gráficamente la metafase de la mitosis, nombrando las principales estructuras que aparecen en dicha fase.
5. El dibujo representa una fase concreta del proceso meiótico. Identifica cuál es y describe brevemente los acontecimientos más importantes que ocurren en ella.

1. Responde a las siguientes preguntas:

1. Concepto de división celular
2. Señala en qué fase de la mitosis desaparece el nucleolo y describe esa fase.
3. Cita las diferencias básicas entre la división celular de una célula animal y una vegetal.
   1. En una etapa de la meiosis los cromosomas homólogos se acercan formando parejas y se aparean íntimamente.
4. ¿Qué nombre reciben estas parejas de cromosomas?
5. ¿Qué fenómeno ocurre en estas parejas que resulta en un aumento de variabilidad genética?
6. ¿En qué etapa concreta se observan estas parejas de cromosomas?¿En qué consiste?
   1. Enumera las fases de la profase I e indica el acontecimiento que consideras que la caracteriza.
   2. Explica la diferencia entre quiasma, recombinación y sobrecruzamiento.
   3. En relación con la meiosis:
7. Para una especie 2n=6, haz un esquema de metafase I meiótica.
8. ¿Por qué se dice que la primera división meiótica es reduccional?
9. ¿Cuál es el significado genético de la meiosis?
   1. La meiosis:
10. Dibuja las tres etapas que consideres más representativas.
11. ¿Cuál es su función en la variabilidad genética de las especies?
12. ¿Es imprescindible en la formación de los gametos?¿Por qué?
    1. Describe las diferencias entre mitosis y meiosis en cuanto a:
13. Tipos de células implicadas
14. Anafase de mitosis y anafase de meiosis I
15. Resultado del proceso
    1. La gráfica representa la variación en el contenido de ADN durante el ciclo celular. Responde a las siguientes preguntas:
16. ¿Qué ocurre en el intervalo de tiempo 2 a 3? ¿Cómo se llama la fase que transcurre en ese intervalo?
17. ¿Corresponde a un ciclo mitótico o meiótico?¿Por qué?
18. ¿Cuáles son las diferencias más destacables entre mitosis y meiosis?