Células hijas en la mitosis y en la meiosis

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La reproducción celular es la forma en que se multiplican las células de los organismos o la manera en que se reproducen. Consiste en la generación de dos células hijas a partir de la división de una célula madre. Son dos los procesos que generan la división celular: la mitosis y la meiosis. En el caso de la meiosis, se producen dos divisiones sucesivas que generan cuatro células hijas al completarse el proceso. En los organismos de reproducción sexual la meiosis es el mecanismo que genera los gametos, esto es, las células sexuales, los espermatozoides y los ovocitos. La mitosis es el mecanismo de división celular implicado en el crecimiento y reparación de los tejidos, y en la reproducción asexual: la mitosis en la forma de reproducción de células genéticamente idénticas.

La mitosis

La mitosis es la etapa del ciclo celular que implica la división del núcleo de la célula y la separación de los cromosomas. El proceso de división celular se completa con la citocinesis, cuando el citoplasma de la célula se divide completando la formación de dos células hijas diferenciadas.

Esquema del ciclo celular.
Esquema del ciclo celular.

Antes de comenzar la mitosis, la célula se prepara para la división aumentando su masa y duplicando todas las estructuras que luego conformaran las dos células hijas; se replica el ADN duplicándose los cromosomas, y también se duplica la cantidad de orgánulos. La etapa del ciclo celular previa a la mitosis se denomina interfase. Tras la replicación del ADN, la célula tendrá dos juegos idénticos de ADN que constituirán la información genética de las dos células hijas, y que se separarán durante la mitosis. Para ello también se produce en esta etapa otro proceso importante: la transformación de cromatina en cromosomas.

Etapas de la mitosis: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. En el último paso se divide el citoplasma en la etapa denominada citocinesis.
Etapas de la mitosis: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. En el último paso se divide el citoplasma en la etapa denominada citocinesis.

La mitosis transcurre en cinco etapas. La primera es la profase, etapa en la que se duplican los centrosomas, que migran hacia extremos opuestos de la célula, alrededor de los cuales comienzan a desarrollarse microtúbulos, como muestra la figura anterior. En esta etapa desaparece el nucléolo de la célula. La prometafase es la segunda etapa de la mitosis, aunque a veces se la considera parte de la profase; en esta etapa los microtúbulos se expanden desde los dos centrosomas.

Durante la metafase de la mitosis los cromosomas se alinean en la placa metafásica o plano ecuatorial, como se observa en el tercer esquema de la figura anterior. La siguiente etapa, la anafase, es crucial en la mitosis; consiste en la separación de los cromosomas formando dos copias idénticas del material genético de la célula madre. La mitosis se completa en la telofase: la envoltura de los núcleos celulares se vuelve a formar alrededor de los nuevos cromosomas, que se despliegan formando cromatina.

De esta forma se generan células hijas diploides, que contienen dos juegos idénticos de cromosomas, genéticamente idénticas a la madre, con el mismo número y tipo de cromosomas. Las células somáticas son ejemplos de células que utilizan el mecanismo de la mitosis para su multiplicación. Las células somáticas son todos los tipos de células del cuerpo del ser humano, excluyendo las células sexuales. El número de cromosomas de las células somáticas de los seres humanos es 46 mientras que el número de cromosomas de las células sexuales es 23.

La meiosis

La meiosis es la forma de multiplicación de las células sexuales, los espermatozoides y los ovocitos, en los organismos de reproducción sexual. La meiosis implica dos divisiones celulares, denominadas meiosis I y meiosis II, como muestra el esquema siguiente.

Esquema de la multiplicación de las células sexuales.
Esquema de la multiplicación de las células sexuales.

Los dos procesos de división celular se desarrollan en las etapas descritas para la mitosis. En la meiosis I los pares de cromosomas homólogos formados a partir de 2n cromosomas de la célula madre se emparejan en la profase, formándose una estructura de proteínas que permite la recombinación de cromosomas homólogos. La agrupación de cromosomas en la placa ecuatorial durante la metafase origina la migración de n cromosomas a cada uno de los centrosomas. En la meiosis II las cromátidas homólogas de cada cromosoma se dividen y conforman los núcleos de las células hijas. Entre la meiosis I y la II no hay replicación de ADN.

Meiosis. Meiosis I o etapa reductiva; las células hijas tienen la mitad de cromosomas que la célula madre. Meiosis II o etapa duplicativa; las células hijas tienen diferente material genético que las células que las originan.
Meiosis. Meiosis I o etapa reductiva: las células hijas tienen la mitad de cromosomas que la célula madre. Meiosis II o etapa duplicativa: las células hijas tienen diferente material genético que las células que las originan.

Al completarse la meiosis se produjeron cuatro células haploides, que tienen un solo juego de n cromosomas, a partir de una célula madre diploide, que contiene dos juegos idénticos de 2n cromosomas. Las células hijas haploides no son genéticamente idénticas a la célula madre. En la reproducción sexual los gametos haploides de unirán durante la fertilización para producir un cigoto diploide. Después el cigoto se dividirá por mitosis, división que continuará con las células subsiguientes hasta desarrollar un nuevo individuo.

Las células hijas y la división de los cromosomas

¿Cómo se garantiza que las células hijas tengan el número apropiado de cromosomas después de la división celular? Para contestar esta pregunta hay que adentrarse en los procesos de división celular, en particular en el denominado aparato del huso, huso acromático, huso meiótico o huso mitótico. Esto es el conjunto de microtúbulos que se mencionara se comienzan a desarrollar en la profase que, junto a proteínas específicas, manipulan los cromosomas durante la división celular. Las fibras del huso se adhieren a los cromosomas replicados moviéndolos y separándolos en el momento adecuado. Los microtúbulos mueven los cromosomas hacia los centrosomas, asegurando que cada célula hija tenga el número correcto de cromosomas. Estas estructuras también determinan la ubicación de la placa metafásica o plano ecuatorial, es decir, el plano en el cual la célula se divide.

La citocinesis

Como se puede observar en los esquemas anteriores, el proceso de división celular se completa con la citocinesis. Este proceso comienza durante la anafase de la mitosis y termina tras la telofase. En la citocinesis, se completa la división de la célula madre en dos células hijas, con la participación de los microtúbulos.

El aparato del huso tiene características diferenciadas en la citocinesis según se trate de células animales o vegetales. En las células animales, el aparato del huso determina la ubicación de una estructura importante en el proceso de división celular llamada anillo contráctil. El anillo contráctil está formado por proteínas y filamentos de microtúbulos de actina junto a la proteína motora miosina. La miosina contrae el anillo de filamentos de actina, formando un surco profundo denominado surco de escisión. A medida que el anillo contráctil continúa contrayéndose, divide el citoplasma y colapsa la célula, dividiéndola en dos a lo largo del surco de escisión.

En las células vegetales no se forma un surco de escisión en la citocinesis. En cambio, las células hijas se separan a través de una placa celular formada por vesículas que se liberan de los orgánulos del aparato de Golgi. La placa celular se expande lateralmente y se fusiona con la pared celular, formando una división entre las células hijas que se han formado. A medida que la placa celular madura, se convierte en una pared celular.

El cáncer

La división de mitótica de las células está estrictamente regulada para garantizar que se corrijan errores y que las células se dividan con el número correcto de cromosomas. Si se producen errores en el sistema de verificación, las células hijas resultantes pueden ser diferentes entre sí. Mientras que las células normales producen dos células idénticas en la mitosis, las células cancerosas pueden producir más de dos células hijas; se pueden desarrollar tres o más células hijas a partir de la división de las células cancerosas, al tiempo que éstas células se producen a un mayor ritmo que las células normales. Debido a la división anormal de las células cancerosas, las células hijas que generan pueden tener una cantidad de cromosomas diferente a la normal.

Las células cancerosas a menudo son el resultado de mutaciones en los genes que controlan la multiplicación celular, o en los que actúan en la eliminación de células cancerosas. Éstas células crecen sin control, agotando los nutrientes de su entorno. Algunas células cancerosas viajan a otros sitios del organismo a través del sistema circulatorio o del sistema linfático, continuando allí su reproducción descontrolada.

Fuentes

Introducción a la biología celular. Editorial Médica Panamericana, 2011.

Neil A. Campbell, Jane B. Reece. Biology Campbell. Novena edición. Pearson / Benjamin Cummings, 2011.

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