División celular: fisión binaria y mitosis

Basada en la traducción de:gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookmito.html

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El ciclo celular| División celular en procariotas | División celular en eucariotas | Mitosis | Profase | Metafase | Anafase | Telofase | Citocinesis | Enlaces | Indice

A pesar de las diferencias entre procariotas y eucariotas, existen numerosos puntos en común entre la división celular de ambos tipos de células. Estos procesos básicos deben ocurrir en ambos tipos de células.

El ciclo celular | Contenidos

El Ciclo Celular engloba la secuencia Comenzando a partir de la citocinésis, la célula hija resulta pequeña y posee un bajo contenido de ATP resultante del gasto experimentado en el ciclo anterior. La acumulación del ATP necesario y el incremento de tamaño acontecen durante el intervalo G1 de la interfase. Cuando adquiere el tamaño suficiente y el ATP necesario comienza la fase S, la célula sintetiza ADN (replicación del ADN) proceso que da como resultado final "un original y una copia" del ADN, destinadas a las dos células que se originan del proceso. Dado que el proceso de síntesis consume una gran cantidad de energía la célula entra nuevamente en un proceso de crecimiento y adquisición de ATP: la fase G2. La energía adquirida durante la fase G2 se utiliza para el proceso de mitosis.

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La regulación del ciclo ocurre de diferentes formas. Algunas se dividen rapidamente, otras como las células nerviosas pierden la capacidad de dividirse una vez que llegan a la madurez. Algunas, como las células hepáticas, conservan, aunque no la utilizan, su capacidad de división. Las células del higado se dividen si se remueve parte del hígado y su división continúa hasta que el hígado retorna a su tamaño normal.

Factores ambientales tales como cambios en la temperatura y el pH, disminución de los niveles de nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular.

Toda la células eucariotas tienen un "reloj molecular" que determina cuando debe dividirse. La clave de la maquinaria de este reloj parece estar en un gen denominado cdc2 y en proteínas llamadas ciclinas.

En los vertebrados el franqueo del punto R esta regulado por los factores de crecimiento que se unen a los receptores de la superficie celular lo cual produce una "cascada" de reacciones destinadas a activar quinasas mitogénicas que migran al núcleo y fosforilan las proteínas que controlan los genes de proteínas implicadas en la división celular (ciclinas), desencadenando la mitosis.

Un importante regulador del ciclo celular lo constituye una proteína originado en un gen denominao p53, la cual por un lado ejerce un control de tipo negativo frenando la división a nivel de G1 y por otra parte puede inducir a la apoptósis (muerte celular programada) en caso de que el ciclo del ADN no se haya completado adecuadamente.

Versión ampliada del Ciclo Celular

División celular en procariotas |   Contenidos

Los procariotas tienen una organización mucho mas simple que la de los eucariotas, los cuales entre otras cosas, tienen muchos mas cromosomas.

El cromosoma procariota es una sola molécula circular de ADN contenida en una región definida del citoplasma, denominada nucleoide, sin estar separado del mismo por una membrana. Este cromosoma es el elemento obligatorio del genoma, aunque es frecuente encontrar unidades de replicación autónomas llamadas plásmidos, que si se pierden, la bacteria sigue siendo viable.

El método usual de duplicación de las células eucariotas se denomina fisión binaria. La duplicación de la célula va precedida por la replicación del cromosoma bacteriano. Primero se replica y luego pega cada copia a una parte diferente de la membrana celular. Cuando las células que se originan comienzan a separarse, también se separa el cromosoma original del replicado.

Luego de la separación (citocinesis), queda como resultado dos células de idéntica composición genética (excepto por la posibilidad de una mutación espontanea)

Una consecuencia de este método asexual de reproducción es que todos los organismos de una colonia son geneticamente iguales. Cuando se trata una enfermedad originada en una infección bacteriana, una droga que mata a una bacteria matará a todos los miembros de ese clon (colonia).

División celular en eucariotas|| Contenidos

En razón de su número de cromosomas, organelas y complejidad la división de la célula eucariota es más complicada, aunque ocurran los mismos procesos de replicación, segregación y citocinésis.

Mitosis  | Contenidos

La mitosis es el proceso de formación de dos células (generalmente) idénticas por replicación y división de los cromosomas de la original que da como resultado una "copia" de la misma.

Animación de la mitosis * dhttp://www.biology.uc.edu/vgenetic/mitosis/mitosis.htm.

Las células eucariota poseen un mayor número de cromosomas que por otra parte son mucho mas grandes que los de los procariotas.

Los estructura de los cromosomas replicados y condensados tiene varios aspectos de interés. El cinetocoro es el punto donde "anclan" los microtúbulos del huso. Los cromosomas replicados consisten en dos moléculas de ADN ( junto con sus proteínas asociadas: las histonas) que se conocen con el nombre de cromátides. El área donde ambas cromátides se encuentran en contacto se conoce como centrómero, cinetocoro se encuentra en la parte externa del centrómero. Se debe hacer hincapié en que los cromosomas son cromatina (ADN más histonas) y señalar la particularidad de que en los extremos del cromosoma (que toman el nombre de telómero) se encuentran secuencias repetidas de ADN .

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Durante la mitosis los cromosomas replicados se posicionan cerca de la mitad de la célula y luego se segregan en manera tal que cada célula resultante recibe una copia de cada cromosoma original (si se comienza con 46 cromosomas en la célula original se termina con 46 cromosomas en las células resultantes). Para realizar esto las células utilizan microtúbulos (que en este caso en conjunto forman el huso mitótico) que "tiran" de los cromosomas para llevarlos a cada futura célula. Las células animales (excepto un grupo de gusanos conocidos con el nombre de nematodos) poseen centríolos. Las plantas y la mayor parte de los otros eucariotas no poseen centríolos y los procariotas, por supuesto, carecen de huso y centríolos; en procariotas la membrana celular suple esta función al traccionar los cromosomas a ella pegados durante la citocinesis de la fisión binaria. Las células que contienen centríolos tambien poseen una "corona" de pequeños microtúbulos, el aster, que se extienden desde los centríolos a la membrana nuclear.

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Las fases de la mitosis son en realidad difíciles de separar. Se debe tener en cuenta que el proceso no es el estático que se describe en el texto, sino dinámico.

Profase | Contenidos

 La profase es el primer estadío de la mitosis. La cromatina se condensa (recordar que el ADN de la cromatina se replica en la interfase), la membrana nuclear se disuelve, los centríolos (si se encuentran presentes) se dividen y los pares migran a los polos, se forma el cinetocoro y las fibras del cinetocoro, se forma el huso mitótico.

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Metafase | Contenidos

La metafase sigue a la profase. Los cromosomas (que a este punto consisten en dos cromátides mantenidas juntas por el centrómero) migran al ecuador de la célula donde las fibras del huso se "pegan" a las fibras del cinetocoro.

Anafase | Contenidos

La anafase comienza con la separación de los centrómeros y el arrastre de los cromosomas (los llamamos cromosomas luego de la separación de los centrómeros) a los polos opuestos.

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Telofase | Contenidos

En la telofase los cromosomas llegan a los polos de sus respectivos husos, la membrana nuclear se reconstituye, los cromosomas se desenrrollan y pasan a formar la cromatina y el nucleolo, que desapareció en la profase se vueve a constituir. Donde antes había una célula ahora existen dos pequeñas con exactamente la misma información genética. Estas células pueden luego diferenciarse en diferentes formas durante el desarrollo.

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Citocinesis  | Contenidos

La citocinesis es el proceso de separación de las células formadas. En tanto la mitosis es la división del núcleo en la citocinesis ocurre la división y la relocalización de los plástidos, golgi y citoplasma en cada nueva célula.

Enlaces  | Contenidos


Redacción y diagramación a cargo de :

Dr. Jorge S. Raisman, lito@unne.edu.ar
Ing. Ana María Gonzalez, anitama39@yahoo.com

Actualizado en Enero del 2000.

Reproducción autorizada unicamente con fines educativos.
Las microfotografías de Microscopía electrónica de barrido se realizaron en el Servicio de Microscopía Electrónica de Barrido de la Universidad Nacional del Nordeste. Reproducción autorizada unicamente con fines educativos, citando su origen.
Se agradecen comentarios y sugerencias.

 


Actualizado en Enero del 2000.

Reproducción autorizada unicamente con fines educativos.
Las microfotografías de Microscopía electrónica de barrido se realizaron en el Servicio de Microscopía Electrónica de Barrido de la Universidad Nacional del Nordeste. Reproducción autorizada unicamente con fines educativos, citando su origen.
Se agradecen comentarios y sugerencias.

 


Glosario


ADN (ácido desoxirribonucleico)

Apoptósis: Muerte celular programada. Suicidio celular que acontece en respuesta a la información adecuada. Cuando ocurre, los cromosomas son rotos en cortos fragmentos y el contenido interno de la célula nunca llega a los tejidos circundantes ya que se fragmentan en vesículas rodeadas por membrana..

Gen cdc2 (cdc : iniciales del ciclo de división celular): gen fundamental para el avance del ciclo mas allá del punto R, mas allá del cual el ciclo entra irreversiblemente en la fase S

Asi comienza la mitosis, Moreno Sergio; Investigación y Ciencia,abril, 1992

ATP (adenosín trifosfato): El principal producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar energía, consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa) y a tres fosfatos. Fórmula

Centríolo: Organela celular par, que interviene en la organización del huso mitótico durante la división celular de los eucariotas.

Centrómero: Región especializada de cada cromátida al cual se "adhieren" los cinetocoros y las cromátides hermanas.

Centrosoma: Es un orgánulo que, en células animales, consta de dos ordenamientos geometricos de microtubulos perpendiculares entre si: los centríolos y esta rodeado por una nube de material denominado pericentriolar

Citocinesis (cito:prefijo que significa "relativo a célula, del griego kytos = recipiente; kinesis = movimiento) proceso por el cual una célula se separa de la célula "hermana", lo que usualmente ocurre al final de la división celular.

Ciclina: proteína que interviene en el "reloj"que controla el ciclo celular, fosforilada y combinada con la quinasa cdc2 promueve la división.

Cinetocoros:  Estructuras en los centrómeros de los cromosomas al cual se conectan las fibras del huso acromático. Figura

Cromatína: Complejo de ADN y proteínas en células eucariotas que se dispersa en el núcleo durante la interfase y se condensa en cromosomas durante la meiosis y mitosis.

Cromosomas(del griego chroma = color; soma = cuerpo): Estructuras del núcleo de la célula eucariota que consiste en moléculas de ADN (que contienen los genes) y proteínas (principalmente histonas).

Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad

La división celular, Marie-Anne Félix, Eric Karsenti, Mundo Científico Nro. 154 Vol. 15, pag. 132

Homólogos: Un par de cromosomas en cual un miembro del par tiene orígen materno y el otro paterno; se los encuentra en células diploides.

Fase G1(del inglés gap = intervalo): primer intervalo del ciclo celular

Fase S: (la S va por Síntesis del ADN): fase del ciclo celular caracterizada por la síntesis de ADN

Fase G2(del inglésgap = intervalo): intervalo o período de latencia antes de pasar a la mitosis (fase M)

Genes (del griego genos = nacimiento, raza; del latín genus = raza, origen): segmentos específicos de ADN que controlan las estructuras y funciones celulares; la unidad funcional de la herencia. Secuencia de bases de ADN que usualmente codifican para una secuencia polipetídica de aminoácidos.

Genoma 1. Conjunto de genes de un individuo. 2. Conjunto de genes compartidos por los miembros de una unidad reproductiva tales como una población o especie.

Histonas: Proteínas asociadas con el ADN de los eucariotas

Interfase: la parte más larga del ciclo celular, ocurre antes de la mitosis o meiosis; comprende a las fases G1,S,G2.

Meiosis (del griego meio = menor): División celular en la cual la copia de los cromosomas es seguida por dos divisiones nucleares. Cada uno de los gametos resultantes recibe la mitad del número de cromosomas número (número haploide) de la célula original.

Mitosis La división del núcleo y del material nuclear de una célula; se la divide usualmente en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, y telofase. La copia de una célula. La mitósis ocurre únicamente en eucariotas. El ADN de la célula se duplica en la interfase y se distribuye durante las fases de la mitósisen las dos células resultantes de la división.

Nucleo (celular) La organela mas importante de la célula eucariota, se encuentra rodeado por la membrana nuclear y contiene la información genética para la síntesis de la estructura celular y el control de sus funciones.

Plásmidos: pequeños fragmentos de ADN, se los encuentra en prácticamente todas las células bacterianas. Los plásmidos son de replicación autónoma y portan entre 2 y 30 genes. Algunos tienen la capacidad para "entrar y salir" del cromosoma bacteriano.

Procariotas (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a 80S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años.

Proteínas: (del griego proteios = primario, del griego Proteo, dios mitológico que adoptaba numerosas formas). Polímeros constituidos por aminoácidos que intervienen en numerosas funciones celulares. Una de las clases de macromoléculas orgánicas que tienen funciones estructurales y de control en los sistemas vivientes. Las proteínas son polímeros de aminoácidos unidos por uniones peptídicas.

Punto R (R por restricción): fase tardía de la G1 cuando las células detienen su división

p53: gen localizado en el brazo corto del cromosoma humano Nro.17, banda 13. Sintetiza la proteína del mismo nombre. Sin una proteína p53 funcionante la célula no puede regular su ciclo celular. Se estima que el 50% de todos los canceres conocidos tienen una alteración de la proteína p53, mas información en estos enlaces

Replicar: producir una copia muy parecida (facsímil)

Segregación: separación de los cromosomas durante la división celular.