Tema 11. Fisiología Celular. El ciclo celular. Mitosis y meiosis.

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1 Tema 11. Fisiología Celular. El ciclo celular. Mitosis y meiosis. 1. Mitosis: El ciclo celular El ciclo celular es un conjunto de acontecimientos que se repiten de forma periódica en una célula y que permiten su división. Una célula madre se divide para formar dos células hijas genéticamente idénticas. El ciclo celular posee dos fases: la interfase y la mitosis. 1.1 Interfase Es el periodo de reposo de división de la célula. Parte del ciclo celular en el que la célula no se está dividiendo, se está preparando para la división. Se suele dividir en tres periodos: G 1 (primer periodo de crecimiento): sucede después de una mitosis, durante este periodo la célula fabrica proteínas y ARN preparándose para hacer una copia de su material genético (ADN) S (periodo de síntesis): durante este periodo la célula hace una copia de su material genético, el ADN se duplica. G 2 (2º periodo de crecimiento): la célula fabrica proteínas y ARN que permitirán a la célula dividirse de nuevo (una nueva mitosis). Algunas células pasan a una fase denominada G 0 en la que la célula ya no se divide y sale del ciclo celular. Esta fase puede terminar con la apoptosis o muerte celular programada. La célula se autodestruye, ya no es necesaria para el organismo. En su propio material genético existen instrucciones que ordenan su destrucción. 1.2 Mitosis Es la fase del ciclo celular durante la cual la célula se está dividiendo. Durante la mitosis una célula madre se va a dividir para formar dos células hijas que son genéticamente iguales entre sí y con respecto a la célula madre. La célula madre tiene dos copias del material genético que se han formado en el periodo S de la anterior interfase y cada una de las células hijas recibe una de esas copias durante la mitosis. Para los organismos unicelulares la mitosis es un mecanismo de reproducción asexual. En los organismos pluricelulares la mitosis es un mecanismo de proliferación celular (aumentar el número de células). La mitosis es un proceso continuo pero para su estudio se distinguen cuatro fases: Profase: se inicia al terminar el periodo G 2. Durante la profase la cromatina del núcleo comienza a condensarse para dar lugar a la formación de cromosomas. Según se condensa la cromatina desaparece/n el/los nucleolo/s y la envoltura nuclear se reabsorbe (deja de ser visible). En el citoplasma el centrosoma se divide para formar dos centrosomas que se van separando dirigiéndose hacia los dos polos opuestos de la célula. Al final de la profase los cromosomas están totalmente formados, ha desaparecido el nucleolo y la envoltura nuclear y los des centrosomas unidos entre sí mediante microtúbulos han dado lugar al huso acromático.

2 Metafase: durante esta fase los centrosomas alcanzan los polos de la célula con lo cual el huso acromático queda totalmente extendido mientras tanto los cromosomas se disponen en el plano ecuatorial de la célula unidos por sus centrómeros a los filamentos del huso acromático. Anafase: en su comienzo los cromosomas se dividen por la mitad a nivel del centrómero y de las dos cromátidas de cada cromosoma una es arrastrada a un polo de la célula y la otra al polo contrario por los filamentos del huso acromático. Telofase: las cromátidas se descondensan para dar lugar de nuevo a la cromatina. Comienza a observarse el/los nucleolo/s y comienza a formarse de nuevo la envoltura nuclear alrededor de la cromatina (material genético). Durante esta fase tiene lugar normalmente el proceso de la citocinesis que es la división del citoplasma para formar las dos células hijas separadas. El proceso de la citocinesis es distinto en las células animales y vegetales. El resto del proceso de la mitosis es igual en ambos tipos de células. En las células animales la citocinesis se produce por estrangulamiento del citoplasma de la célula a la altura del plano ecuatorial. En las células vegetales la citocinesis se produce por tabicación, en este proceso interviene el aparato de Golgi que se orienta hacia el plano ecuatorial de la célula y comienza a formar vesículas cargadas con los componentes de la pared celular. Estas vesículas se fusionan entre sí originando un tabique que separará a las dos células hijas.

3 2 La meiosis. La meiosis es un tipo especial de división celular mediante la cual, las células germinales (las células a partir de las que se forman los gametos), que son células diploides (2n cromosomas) dan lugar a los gametos, que células haploides (n cromosomas). La finalidad de la meiosis es reducir a la mitad el número de cromosomas para que, tras la fecundación (fusión de los gametos), el número de cromosomas de las células de una especie permanezca constante. Durante la meiosis se produce la recombinación genética: la mezcla de la información genética de los dos progenitores del individuo cuyas células realizan la meiosis. La meiosis consta de dos divisiones celulares sucesivas semejantes, cada una de ellas, a una mitosis. 2.1 PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA. PROFASE I. Es la fase mas compleja de la meiosis por lo que se divide en 5 periodos. Leptotena.- Durante este periodo se forman los cromosomas por condensación de la cromatina del núcleo celular. Zigotena.- Los cromosomas homólogos se aparean (se unen longitudinalmente) proceso denominado sinapsis. Al conjunto de los dos cromosomas se le denomina bivalente o tetrada. Paquitena.- Los cromosomas se intercambian fragmentos de cromátidas. A este proceso se le denomina sobrecruzamiento y da lugar a la recombinación genética, es decir a la mezcla de la información genética de los progenitores del individuo cuyas células sufren la mitosis. Diplotena.- Los cromosomas homólogos empiezan a separarse, evidenciando los puntos de corte en las cromátidas que reciben el nombre de quiasmas. Diacinesis.- Los cromosomas homólogos se separan completamente. Desaparece la envoltura nuclear y se forma el huso acromático en el citoplasma. METAFASE I.- El huso acromático se extiende entre los dos polos de la célula. Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial de la célula y se unen por sus centrómeros a los filamentos del huso.

4 ANAFASE I.- Cada uno de los cromosomas de cada pareja de cromosomas homólogos es arrastrado hacia un polo distinto de la célula por los filamentos del huso acromático (y no las cromátidas como ocurría en la mitosis). TELOFASE I.- Los cromosomas llegan a los polos de la célula y se forma de nuevo la envoltura nuclear. Se produce la división del citoplasma (citocinesis). Como consecuencia de la primera división meiótica se forman dos células haploides que sufren la segunda división meiótica. 2.2 SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA. Es una división mitótica típica pero que se produce en células haploides. PROFASE II.- Desaparece la envoltura nuclear. Se forma el huso acromático. METAFASE II.- El huso acromático se extiende entre los dos polos de la célula. Los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial de la célula y se unen por sus centrómeros a los filamentos del huso.

5 ANAFASE II.- Cada uno de los cromosomas se divide por su centrómero en sus dos cromátidas y cada una de las cromátidas es arrastrada hacia un polo distinto de la célula por los filamentos del huso acromático. TELOFASE II.- Las cromátidas llegan a los polos de la célula y se forma de nuevo la envoltura nuclear. Se produce la división del citoplasma (citocinesis). Como consecuencia de la meiosis a partir de una célula se forman cuatro células haploides que no contienen exactamente la misma información genética. 3 Diferencias entre meiosis y mitosis. La finalidad de la meiosis es la reducción del número de cromosomas a la mitad para que se puedan formar los gametos. La finalidad de la mitosis es aumentar el numero de células (proliferación celular). En la profase I de la meiosis se produce el apareamiento de los cromosomas, el sobrecruzamiento y la recombinación genética, procesos que no tienen lugar en la mitosis. En la anafase I de la meiosis se arrastran hacia los polos de la célula a cromosomas enteros, mientras que en la anafase de la mitosis se arrastran cromátidas. La meiosis consta de dos divisiones mientras que la mitosis es una única división.

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