Mitosis y Meiosis Explicación Gráfica


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Meiosis

Meiosis es una de las formas de la reproducción celular. Este proceso se realiza en las glandulas sexuales para la produccion de gametos. Es un proceso de división celular en el cual una célula diploide (2n) experimenta dos divisiones sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n).En los organismos con reproduccion sexual tiene importancia ya que es el mecanismo por el que se producen los óvulos y espermatozoides (gametos).  Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas primera y segunda división meiótica o simplemente meiosis I y meiosis II. Ambas comprenden profase, metafase, anafase y telofase.

Durante la meiosis los miembros de cada par homólogo de cromosomas se emparejan durante la profase, formando bivalentes. Durante esta fase se forma una estructura proteica denominada complejo sinaptonemico, permitiendo que se produzca la recombinación entre ambos cromosomas homólogos. Posteriormente se produce una gran condensación cromosómica y los bivalentes se sitúan en la placa ecuatorial durante la primera metafase, dando lugar a la migración de n cromosomas a cada uno de los polos durante la primera anafase. Esta división reduccional es la responsable del mantenimiento del número cromosómico característico de cada especie. En la meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen entre los núcleos de las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S (replicación del ADN). La maduración de las células hijas dará lugar a los gametos.

Profase I

FASE REDUCCIONAL

• Leptoteno: Comienza a condensarse la cromatina y se prepara la condensación de cromosomas. En esta fase Hay presencia del Núcleo donde se encuentra la información genetica. La carga es Diploide (2n).
• Zigoteno: Se condensa la cromatina en cromosomas homólogos y se comienzan aparear. La carga Sigue siendo Diploide (2n).
• Paquiteno: Los cromosomas se engrosan y comienzan a diferenciarce.
• Diploteno: En el emparejamiento de los cromosomas ocurre un crossin over (entrecusamiento). Los cromosomas se recombinan por medio del quiasma que es una anillo que une a los cromosomas.
• Diacinesis: En esta fase se alcanza el máximo de condensación cromosomica.

Metafase I

Culmina la condensación cromosómica, la membrana nuclear desaparece y una vez formado el huso los cromosomas en pares homólogos forman una placa ecuatorial.

Anafase I

Cada cromosoma homólogo  se dirige a un polo, conservando su cinetocóro y cromátidas, ayudado por los microtúbulos cinetocóricos.

Telofase I

Los cromosomas se agrupan en los polos, ocurre citocinesis. Luego por cariocinesis  se forman 2 células hijas con  carga cromosómica haploide (n).

FASE REDUCCIONAL

 Profase II

Los cromosomas se encuentran  condensandos como homólogos, se forma el huso y la envoltura nuclear desaparece. 

Metafase II

Se forma la placa Ecuatorial con los cromosomas recombinados, comienzan a emigrar a los polos cada cromátida por separado.

 Anafase II

Las  cromátidas se agrupan en los polos con ayuda de microtúbulos cinetocóricos. Comienza la citocinesis.

Telofase II

Se forman los núcleos, cada uno haploide. Al culminar citocinesis hay 4 células hijas con la mitad de la carga genética (n).

Mitosis

Es el tipo de división del núcleo celular por el cual se conservan los organelos y la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las células hijas resultantes de la mitosis. La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo. Este proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas.

Profase

Durante la profase temprana las fibras de la cromatina se condesan y acortan para formar los cromosomas que son visibles con el microscopio óptico. El proceso de condensación puede impedir que las cadenas largas de ADN se enrollen a medida que se desplazan durante la mitosis. Como la replicación del ADN tiene lugar durante la fase S de la interfase, cada cromosoma en la profase consiste en un par de cromatidas de cadena doble totalmente idénticas. El centromero  es una región comprimida de la cromatina que mantienen juntas a las dos cromatidas, en el exterior de cada centromero se halla un complejo proteico conocido como cinetoco. Más adelante en la profase, las tubulinas del pericentriolar de los centrosomas hacia los polo extremos de la célula para que de esa forma de uso mitótico se extienda de un polo a otro. El huso mitótico es responsable de la separación de las cromatides hacia los polos opuesto de las células. Luego el nucléolo desaparece y la envoltura nuclear se disgrega.

Metafase

A medida que los microtúbulos se encuentran y se anclan a los cinetocoros durante la prometafase, los centrómeros de los cromosomas se congregan en la "placa metafásica" o "plano ecuatorial", una línea imaginaria que es equidistante de los dos centrosomas que se encuentran en los dos polos del huso.

Anafase

Es la fase crucial de la mitosis,  porque en ella se realiza la distribución de las dos copias de la información genética original.  

Los microtúbulos anclados a cinetocoros se acortan y los dos juegos de cromosomas se aproximan a cada uno de los centrosomas. En esta fase tienen lugar dos sucesos.

Primero, las proteínas que mantenían unidas ambas cromatidas hermanas (las cohesinas), son cortadas, lo que permite la separación de las cromátidas. Estas cromátidas hermanas, que ahora son cromosomas hermanos diferentes, son separados por los microtúbulos anclados a sus cinetocoros al desensamblarse, dirigiéndose hacia los centrosomas respectivos.

A continuación, los microtúbulos no asociados a cinetocoros se alargan, empujando a los centrosomas (y al conjunto de cromosomas que tienen asociados) hacia los extremos opuestos de la célula.

Telofase

Los cromosomas decondensados están rodeados por la membrana nuclearica

Durante la telofase, los microtúbulos no unidos a cinetocoros continúan alargándose, estirando aún más la célula. Los cromosomas hermanos se encuentran cada uno asociado a uno de los polos. La membrana nuclear se reforma alrededor de ambos grupos cromosómicos, utilizando fragmentos de la membrana nuclear de la célula original. Ambos juegos de cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha terminado, pero la división celular aún no está completa.

Citocinesis

En plantas esta estructura coalesce en una placa celular en el centro del fragmoplasto y se desarrolla generando una pared celular que separa los dos núcleos. El fragmoplasto es una estructura de microtúbulos típica de plantas superiores, mientras que algunas algas utilizan un vector de microtúbulos denominado ficoplasto durante la citocinesis. Al final del proceso, cada célula hija tiene una copia completa del genoma de la célula original.

Es un proceso independiente, que se inicia simultáneamente a la telofase. Técnicamente no es parte de la mitosis, sino un proceso aparte, necesario para completar la división celular. En las células animales, se genera un surco de escisión que contiene un anillo contráctil de actina en el lugar donde estuvo la placa metafásica, estrangulando el citoplasma y aislando así los dos nuevos núcleos en dos células hijas. La final de la citocinesis marca el final de la fase M.

Tanto en células animales como en plantas, la división celular está dirigida por vesículas derivadas del aparato de Golgi, que se mueven a lo largo de los microtúbulos hasta la zona ecuatorial de la célula.

Ciclo Celular

El ciclo de una célula  es análogo al de un ser vivo, “nace” mediante la división de una célula progenitora, crece y se reproduce, todo este proceso es lo que constituye un ciclo celular completo.

El ciclo celular comprende cuatro periodos denominados G1, S, G2 y mitosis.

v  El periodo G1, llamado fase de crecimiento, se inicia con una célula hija que proviene de la división de la célula madre. La célula aumenta de tamaño, se sintetiza nuevo material citoplasmático sobre la proteína y ARN.

v  El periodo S o de síntesis se relaciona con la duplicación del ARN cuando acaba este periodo, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio.

v  El periodo G2 o segunda fase de crecimiento, continúa con la síntesis de ARN y proteínas. El final de este periodo queda marcado por la aparición de cambios en la estructura celular que se hacen visible con el microscopio y que indican el principio de la mitosis o división celular. El periodo de tiempo que transcurre  entre dos mitosis, que comprenden los periodos de G1 y G2 se denomina interface.

Acontecimientos  asociados al ciclo celular.

Fase o estado	Actividad
Interface	La célula se encuentra entre dos divisiones; los cromosomas no son visibles.
Fase G1	La célula está dedicada al crecimiento, metabolismo y producción de las  sustancias necesarias para la división; no hay replicación cromosómica.
Fase S	Se produce la replicación de los cromosomas
Fase G2	Lo mismo que el periodo G1
División celular	Una célula precursora  produce dos células hijas cromosómicamente idénticas.
Profase	La cromatina se acorta y se enrolla formando cromosomas visibles (cromatidas), los nucléolos y la membrana nuclear desaparecen, cada uno de los centrosomas con sus centriolos se desplazan a uno de los polos opuestos de la célula y los centrosomas forman el huso acromático.
Metafase	Los centromas de la cromatidas se emparejan formando una línea en la placa de metafase de la célula.
Anafase	Los centromas se dividen y un conjunto idéntico de cromosomas se mueve hacia cada uno de los polos opuestos de la célula.
telofase	Reaparece la membrana nuclear que rodea a los cromosomas, estos vuelven adaptar la forma de cromatina, reaparece el núcleo y desaparece el huso acromático.

Dogma central de la biología molecular

         

                         Replicación                                        Replicación

ADN

TRANSCRIPCION Inversa

TRADUCCION

PROTEINA

ARN

TRANSCRIPCION

El dogma central de la biología celular consiste en tres fases y momentos que dan como resultado la síntesis de proteínas. La información genética del ADN se transmite a las sucesivas generaciones (ADNm) en un proceso conocido como replicación, de esta manera el ADN primero no se duplica y después se divide equitativamente en dos células vivas.

Encada célula la información genética el ADN se expresa mediante el proceso de transcripción que no es más que la síntesis de ARN, lo cual implica el uso de segmentos específicos de ADN como moldes para la síntesis de ARN. Y finalmente la transducción (síntesis de proteínas en la que los aminoácidos se ensamblan  en una secuencia de nucleótidos de ARN mensajeros).

Dentro de este dogma se presenta la transcripción inversa, la cual consiste de un proceso inverso de un proceso inverso, es decir el ARN puede servir como molde para la síntesis de ADN. Este proceso es catalizado por la enzima transcriptasa inversa y un ejemplo de quienes llevan a cabo de este proceso son los virus denominados retrovirus.

Núcleo celular

Es una estructura característica de las células eucarioticas, contiene la mayor parte del material genético celular, organizado en cromosomas, basados cada uno en una hebra de ADN en acompañamiento de una gran variedad de proteínas como las histonas.

Tiene como función mantener la integridad de los genes y controlar las actividades celulares a través de la expresión genética.

Envoltura nuclear

Está compuesta por dos membranas (la membrana nuclear interna y externa) que encierran el núcleo y lo separan del citoplasma. La membrana externa de la envoltura nuclear se continúa con el retículo endoplasmatico y se asemeja a este en su estructura.

La envoltura nuclear cuenta con unos poros nucleares que no son más que una canal  cilíndrica pequeña que se extiende a través de ambas membranas de la envoltura nuclear, proporcionando continuidad entre el citosol y el nucleoplasma, el espacio interior del núcleo. Cada poro nuclear consiste en un grupo de proteínas circulares que la del poro de una proteína de cada canal en la membrana el núcleo y el citoplasma.

Nucléolo

Es una región del núcleo, densa y esférica que no posee membrana, está rodeado por una capa de cromatina condensada; están formados por ADN, polinucléotidos, fosfoproteinas y enzimas, algunos estudios actuales han comprobado su presencia constante en todas las células vegetales y animales, con sólo dos excepciones, los espermatozoides y las células embrionarias en estado de blástula.

Los nucléolos dejan de ser visualizados al comienzo de la profase y reaparecen al final de la telofase; su función principal es la biosíntesis de ribosomas desde sus componentes de ADN para formar ARN ribosomal. Está relacionado con la síntesis de proteínas. En células con una síntesis proteica intensa hay muchos nucléolos. Además, se ha descrito al nucléolo como el responsable del tráfico de pequeños segmentos de ARN e interviene en la maduración y el transporte del ARN hasta su destino final en la célula.

Ácidos nucleicos

Son macromoléculas de información genética, constituidas por la unión de monómeros, llamados nucleótidos, los cuales son moléculas que se forman por la unión de una base nitrogenada, una pentosa y uno o más ácidos fosfóricos, formando largas cadenas que pueden alcanzar tamaños gigantes, siendo las moléculas más grandes que se conocen.

Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son las responsables de su transmisión hereditaria. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ADN (ácido desoxirribonucleico) y ARN (ácido ribonucleico).

Su función está relacionada con el almacenamiento y el empleo de información, así como con su transmisión de unas células a otras, por lo que son la base molecular de la herencia.

Modelo de Watson y Crick

Watson y Crick eran investigadores teóricos que integraron todos los datos disponibles en su intento de desarrollar un modelo de la estructura del ADN. Dedujeron un modelo estructural tridimensional para el ADN el cual ha sido la base para la biología molecular actual y también la fuente de conocimientos notables de las propiedades funcionales de los ácidos nucleicos. Las características del modelo de ADN de Watson y Crick son:

1.    Hay dos cadenas helicoidales de polinucleótidos enrolladas a lo largo de un eje común.

2.    El esqueleto de azúcar fosfato se sitúan en el exterior de la molécula y, por tanto, las bases de púricas y pirimídicas están en el interior de la hélice, orientadas de tal forma que se forman enlaces de hidrógeno entre ellas.

3.    El apareamiento de las bases es muy específico: Adenina (A) siempre se aparea con Timina (T) y Guanina (G) con Citosina (C), dicho apareamiento se mantiene debido a la acción de los puentes de hidrógeno entre ambas bases.

4.    Cada hebra de ADN contiene la información necesaria para especificar la secuencia de bases de la otra hebra.

  Replicación Semiconservadora:

Es aquella donde se originan dos moléculas de ADN, cada una de ellas compuesta de una hebra del ADN original y de una hebra complementaria nueva. En otras palabras el ADN se forma de una hebra vieja y otra nueva. Es decir que las hebras existentes sirven de molde complementario a las nuevas. Los enlaces de hidrogeno entre las dos cadenas se rompen y las cadenas se separan, cada semihélice se aleja con nucleótidos complementarios para restituir al compañero faltante, el resultado sería dos dobles hélices de ADN nuevas, cada una idéntica a la original. Durante la duplicación lo más importante es la separación física de las cadenas progenitoras.

Cromosomas

Son organelos nucleares permanentes capaces de autoduplicarse y mantener sus propiedades morfológicas y fisiológicas a través de divisiones celulares, su función principal es la repartición equitativa de la información hereditaria almacenada en el código genético del ADN, entre las dos células hijas resultantes de una división celular. Los cromosomas están químicamente formados por ADN, ARN, proteínas, calcio (Ca), magnesio (Mg) y hierro (Fe).

La dotación cromosómica humana es de 23 pares, los cuales se clasifican en 22 pares de autosomas y un par de cromosomas sexuales o gonosomas (XX en la mujer y XY en el hombre).

Las alteraciones en el número o la estructura de los cromosomas producen en los individuos que las portan graves consecuencias en el fenotipo. Un ejemplo de ello es el síndrome de Down

Estructura

•   Las cromatidas: Son estructuras idénticas en morfología e información ya que contienen cada una, una molécula de ADN. Las cromatidas están unidas por el centrómero.
•  El centrómero: Es la región que se fija al huso acromático durante la mitosis. Se encuentra en un estrechamiento llamada constricción primaria, que divide a cada cromatida del cromosoma en dos brazos.
•  Los telómeros: son el extremo de cada brazo del cromosoma. El ADN de los telómeros no se transcribe y en cada proceso de división celular se acorta. Cuando los telómeros desaparecen el cromosoma sigue acortándose y la célula pierde información genética útil.
•  El organizador nucleolar (NOR): En ella se sitúan los genes que se transcriben como ARNr, con lo que se promueve la formación del nucléolo y de los ribosomas. Esta zona no se espiraliza tanto y por eso se ve más clara.
•    El satélite (SAT): Es el segmento del cromosoma entre el organizador nucleolar y el telómero correspondiente. Sólo poseen satélite aquellos cromosomas que tienen NOR.