Fases de la mitosis




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títuloFases de la mitosis
fecha de publicación10.03.2016
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Prof. Dr.Enrique Mario Rendón

División Celular

Fases de la mitosis


La mitosis comprende cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.

1.- Profase, en esta primera etapa, el material cromosómico llamado cromatina se condensa y aparece gradualmente como barras cortas y los cromosomas pueden comenzar a observarse con el microscopio.

Cada cromosoma consta de dos hebras llamadas cromátidas, las cuales se mantienen unidas por una parte llamada centrómero, poseen además, una zona externa llamada cinetocoro. A medida que los cromosomas se hacen más visibles ocurren dos eventos dentro de la célula, la membrana del núcleo y una porción contenida en él llamada nucléolo se desintegran y aparece una nueva estructura tridimensional en forma de balón de futbol americano denominada huso mitótico. Consiste de microtúbulos que se extienden por la célula.

Las fibras del huso mitótico guían a los cromosomas en sus movimientos durante la mitosis.
2.- Metafase, es la segunda etapa de la mitosis durante la cual los pares de cromátidas se mueven hacia el centro o ecuador de la célula. Las cromátidas se disponen en una fila formando ángulos rectos con las fibras del huso mitótico.

El centrómero de cada par de cromátidas se pega a una fibra del huso mitótico.
3.- Anafase, es la tercera etapa de la mitosis; al comienzo, el centrómero de cada par se divide y los cromosomas separados son jalados hacia los polos o extremos del huso mitótico por las fibras del huso que se han pegado al cinetocoro.
4.- Telofase es la última etapa de la mitosis, los cromosomas toman la forma de hilos, se alargan y quedan como estaban al comienzo de la profase.



El huso mitótico se rompe, reaparece el nucléolo y se forma una membrana nuclear alrededor de los cromosomas, los cuales pasan a un estado no condensado o cromatina.

En la telofase se forman dos núcleos hijos (cariocinesis) y el citoplasma también completa su división (citocinesis) mediante un plegamiento de la membrana que comienza desde la periferia en la parte media y progresa hacia el centro de la célula, de tal manera que finalmente se obtienen dos células hijas con igual dotación de cromosomas y citoplasma (división ecuatorial).


La mitosis asegura la distribución exacta y equitativa de los cromosomas en cada una de las células hijas, de modo que cada célula tenga exactamente el mismo número y tipo de cromosomas que las demás células de la misma especie. Esto garantiza que la información genética (juego de cromosomas) se distribuya exactamente en cada uno de los núcleos hijos, en donde cada célula tendrá toda la información genética para la totalidad de las características del organismo.
En los organismos pluricelulares, la división mitótica no solamente puede dar origen a nuevos individuos por reproducción vegetativa en plantas o por fragmentación en animales, sino que además, restituye las células muertas, sana heridas y en algunos casos, regenera tejidos dañados o perdidos del cuerpo. En organismos unicelulares, la mitosis es una forma de producir mucha progenie idéntica. Esto conlleva una variabilidad mínima, formando, por su capacidad de adaptabilidad, una ventaja en condiciones ambientales estables y una desventaja cuando estas condiciones cambian. Los organismos unicelulares se reproducen habitualmente mediante mitosis, así que las células hijas son exactamente iguales a la progenitora. En este mecanismo de reproducción no interviene el sexo, por lo que se denomina reproducción asexual. Otros tipos de reproducción asexual ocurren también en organismos unicelulares e incluso pueden darse en organismo superiores, como muchas plantas, en los que es un medio auxiliar de reproducción. Con una rama de un árbol se puede obtener un árbol entero idéntico genéticamente al original.

MEIOSIS

Todas las células corporales de un organismo contienen un número determinado de cromosomas, característico de la especie a la que pertenece.

En los organismos eucariontes más complejos los cromosomas siempre existen en pares, hay invariablemente dos de cada clase formando parejas, cada uno de ellos se llama homólogo. Así los 46 cromosomas humanos, constituyen 23 pares.

 



Fig. 12.25 - Ciclo vital sexual: se observa alternacia de generaciones haploides y diploides

 

En las gametas la cantidad de cromosomas es exactamente la mitad, existiendo sólo uno de cada clase. Esto ocurre porque son células destinadas a unirse, así cuando un espermatozoide fecunda a un óvulo se reconstituye el número normal de cromosomas de la especie.

Como en las células somáticas tenemos dos cromosomas de cada clase decimos que son diploides, en cambio a las gametas las llamamos haploides. Habitualmente designamos el número haploide como “ n “ y al diploide como “ 2 n “.

Por ejemplo para la especie humana, n = 23 y 2n = 46.

La constancia del número de cromosomas en las sucesivas generaciones queda asignado por el proceso de MEIOSIS, un tipo particular de división nuclear propia de los eucariontes, que consiste en dos divisiones consecutivas, que comienzan en células diploides en las cuales el número de cromosomas se reduce a la mitad.

La reducción del número de cromosomas en la meiosis no se produce al azar, sino que se separan los miembros de pares de cromosomas para pasar a células hijas diferentes.

La meiosis tiene lugar en algún momento del ciclo vital de todos los organismos de reproducción sexual, porque los gametos deben ser haploides para compensar el número doble de cromosomas producto de la fecundación. En animales y algunas algas se produce durante la formación de gametas. En muchos hongos, algas verdes y esporozoarios se lleva a cabo inmediatamente después de la fecundación. En la mayoría de las plantas se realiza después de la fecundación, pero antes de la formación de las gametas, durante la formación de esporas.

De todos modos, a pesar de las variaciones particulares, el proceso es muy parecido en las diferentes especies.

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA MEIOSIS

MEIOSIS I - División reduccional

Para su mejor estudio describimos varios períodos: Profase I, Metafase I, Anafase I y Telofase

PROFASE I: Es el período más prolongado de la meiosis, a la vez para su mayor comprensión consideramos varias subetapas:

a.      Leptonema: Los cromosomas se presentan como largas fibras, delgadas, poco espiralizadas. Las cromátidas no son visibles.

 

b.     Cigonema: Los cromosomas homólogos se alinean y aparean de una manera altamente específica, este proceso es llamado sinapsis.

El apareamiento comprende la formación del complejo sinaptonémico, una estructura proteínica que se halla interpuesta entre los homólogos. Al par de cromosomas homólogos apareados lollamamos bivalente.



 

Fig. 12.26 - Complejo Sinaptonémico

c.      Paquinema: Los homólogos se aparean íntegramente ( en toda su longitud ). Los cromosomas se visualizan más cortos y gruesos debido al alto grado de espiralización. Cada unidad es ahora una tétrada, compuesta por dos homólogos, es decir cuatro cromátidas. Las dos cromátidas de cada cromosoma se denominan cromátidas hermanas.

Durante el Paquinema es característico el intercambio de segmentos, proceso llamado entrecruzamiento o crossing-over. Este intercambio de material cromosómico es una fuente importante de variabilidad genética.

 

a.      Diplonema: Los cromosomas apareados empiezan a separarse, aunque permanecen unidos en los puntos de intercambio o quiasmas.

 

b.     Diacinesis: La contracción de los cromosomas llega a su máximo, los cromosomas homólogos siguen unidos por los quiasmas que ahora se ubican en los extremos ( terminalización de los quiasmas ).

Mientras ocurren los procesos antes mencionados, se desorganiza la envoltura nuclear y se organiza el huso acromático.

 

 

 

 

 

 



Fig. 12.27 - Relación entre las diferentes etapas de la profase I: Sinapsis y Desinapsis de los cromosomas homólogos

METAFASE I

Los homólogos unidos como en diacinesis se asocian por sus centrómeros a las fibras del huso, ubicándose en el plano ecuatorial de la célula.

ANAFASE I

 

Se separan los homólogos cada uno hacia polos distintos de la célula. Hacia finales de esta etapa puede observarse el comienzo de la citocinesis ( división del citoplasma ). Cabe aclarar que la migración de los cromosomas hacia polos opuestos de la célula es al azar.



TELOFASE I



Los cromosomas ubicados en los polos de la célula se reagrupan. Cada polo recibe la mitad del número de cromosomas de la célula origina. Se completa la citocinesis. Luego de este período puede existir un intervalo llamado intercinesis.

MEIOSIS II - División ecuacional

Esta segunda división es muy parecida a la Mitosis, excepto que no va precedida por una duplicación del ADN.

Al comienzo de esta división los cromosomas pueden haberse dispersado un poco, pero vuelven a condensarse.

También aquí describimos varios períodos.

PROFASE II

Se organiza nuevamente el huso acromático. Los cromosomas se unen a las fibras del mismo por sus centrómeros.

METAFASE II

Los cromosomas ( cada uno formado por dos cromátidas ) se ubican en el plano ecuatorial.

ANAFASE II



Al igual que en la anafase mitótica las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan, migrando hacia polos distintos de la célula.

TELOFASE II



Se desorganiza el huso acromático, se forman las envolturas nucleares. Ahora hay cuatro núcleos hijos, cada uno de los cuales tiene la mitad del número de cromosomas de la célula progenitora.

La citocinesis ocurre del mismo modo que tras la mitosis.

Consecuencias de la Meiosis

La meiosis desde el punto de vista genético se considera un mecanismo destinado a distribuir al azar los genes maternos y paternos en las gametas. Esta distribución al azar es la consecuencia de dos procesos que tienen exclusivamente durante la meiosis. Ellos son:

         La recombinación genética o crossing over.

         La segregación al azar de los cromosomas homólogos. (Fig. 12.28)



Fig. 12.28 - Esquematización de las dos contribuciones de la meiosis a la variabilidad genética

 

Ambos sucesos son fuente de variabilidad genética. A su vez las fallas en la segregación al azar de los homólogos en la Anafase I y II, conduce a aberraciones cromosómicas que provocan graves patologías (por ej. El Sindrome de Down).

GAMETOGÉNESIS

El proceso antes descripto es el que ocurre en aquellas células destinadas a formar células sexuales. Según el tipo de organismo del que se trate, podemos hablar de una gametogénesis (es decir que la meiosis produce gametas ) o esporogénesis ( cuando los productos son esporas ). En el caso de las gametas, se originan por meiosis los óvulos femeninos y los espermatozoides masculinos. En ambos casos, se trata de células especiales, las gametogonias, las que en los órganos reproductivos (ovarios y testículos ) van a experimentar la meiosis y así originar las gametas.

La serie de cambios que conducen a la formación de espermatozoides, empieza con la conversión de las espermatogonias en espermatocitos I, son éstos los que experimentan la primera división meiótica, originando dos espermatocitos II, estas células ya son haploides.

Cada uno de los espermatocitos II experimentan la segunda división meiótica, dando origen así a cuatro espermátidas. Posteriormente estas células se diferencian en espermatozoides a través de un proceso denominado espermiogénesis

Para la formación de los óvulos en los ovarios, la célula primordial es la ovogonia que se diferencia en ovocito I. Éste pasa por una división meiótica para producir un ovocito II y un cuerpo polar, que es una célula de pequeño tamaño. Esta primera división comienza en la mujer en el tercer mes de vida fetal, se detiene en profase I avanzada reiniciándose en el momento de la ovulación. La segunda división meiótica que produce el óvulo y un segundo cuerpo polar, sólo ocurre después de la fecundación. El cuerpo polar también puede dividirse pero de todas formas son células que no intervienen directamente en la fecundación. (Fig. 12.30)



 Fig. 12.29 - Esquema de las etapas de la espermatogénesis

Pasos de Meiosis



1. Interfase (G1, S, G2)


2. Profase I


3. Profase I


4. Profase I:  Cromosómas Homólogos se aparean (tétradas).


5. Profase I:  Ocurre Crosing Over (CO) entre cromátidas hermanas.


6. Profase I:  Termina el Crosing Over (CO) entre cromátidas hermanas.


7. Metafase I:   Las tétradas se alinean en el ecuador.



8. Anafase I:   Los cromosomas homólogos se separan.


9. Telofase I:  Se forma el núcleo y comienza la citocinesis.


10. Interfase:  Los cromososmas no desaparecen completamente.


 


11. Profase 2


12. Profase 2  (No Crosing Over).


13. Metafase 2.  Cromátidas hermanas están alineadas en el ecuador. 


14. Anafase 2.  Se separan las Cromátidas hermanas.


15. Telofase 2.  Comienza la citocinesis en ambas células.


15. Fin Telofase 2.  Terminamos con 4 células Haploides.

 







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