El Ciclo Celular: Fases y Regulación

Fase S: Replicación del ADN

La fase S es el periodo de replicación del ADN en el núcleo. Durante esta fase, primero se duplica la eucromatina y después la heterocromatina. Se replica el ADN, las proteínas asociadas a él (como las histonas) y los centriolos. Este es un proceso altamente regulado y preciso, ya que las alteraciones podrían ser muy graves. Si ocurren mutaciones, actuarían los sistemas de reparación del material genético. Si se detectan errores, la célula puede permanecer un tiempo en una fase similar a la de G0.

Fase G2: Preparación para la División

La fase G2 es un periodo de latencia entre el final de la replicación del ADN y el comienzo de la división celular. Durante esta etapa, la célula alcanza el tamaño adecuado (casi el doble del original) y los cromosomas están completamente duplicados. La cromatina se dispone cerca de la membrana nuclear. En esta fase, la célula se prepara para la división celular y se regula la entrada a la mitosis.

Mecanismos de Regulación del Ciclo Celular

Los mecanismos químicos inducen que las fases ocurran en el orden adecuado. Intervienen diversas proteínas y factores:

• Factores de crecimiento: Se unen a receptores de membrana y activan la síntesis de ciclinas, enzimas que inician el ciclo celular.
• Regulación enzimática: Las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas (Cdk) son enzimas que inducen y coordinan el ciclo, permitiendo el paso de una fase a otra. Actúan en unos puntos de control al final de cada fase, inhibiendo o activando la progresión.

(Nota: Las “Fotos de G1 y G2” mencionadas en el original no pueden ser incluidas en el texto HTML, se asume que son una indicación para el autor original).

Apoptosis: Muerte Celular Programada

La apoptosis es un mecanismo de autodestrucción de las células que ocurre cuando han completado su vida fisiológica normal (no pueden realizar funciones) o experimentan algún daño irreversible.

División Celular: Mitosis y Meiosis

Mitosis: División en Células Somáticas

La mitosis es el proceso de división celular que ocurre en las células somáticas. Es un periodo donde se realiza la división del núcleo, denominada cariocinesis, y la división del citoplasma y sus orgánulos, denominada citocinesis. La división celular por mitosis forma dos células hijas idénticas a la célula madre, por lo que es un tipo de reproducción asexual.

Fases de la Mitosis

• Profase: Visualización de los cromosomas y su movimiento centrífugo. Desaparición de la membrana nuclear y del nucléolo, y formación del huso mitótico (comenzando con las fibras del áster que parten de los centriolos).
• Metafase: Condensación máxima de los cromosomas. Disposición ecuatorial de los cromosomas, formando la placa ecuatorial. Aparición de los cinetocoros en los cromosomas. Las fibras cromosómicas se forman y el huso se polimeriza hasta los cinetocoros.
• Anafase: Separación de los cromosomas en dos cromátidas hermanas, que se dirigen cada una a un polo de la célula. Las fibras del huso acortan su longitud.
• Telofase: Migración de las cromátidas a los polos. Descondensación de los cromosomas. Comienzo de la desorganización del huso mitótico. Reaparición del nucléolo y de la membrana nuclear.

Citocinesis: División del Citoplasma

La citocinesis difiere entre células animales y vegetales:

• En células animales: Aparición del anillo contráctil (estrangulamiento). Una banda de microfilamentos de actina y miosina forma el anillo que divide la célula en dos.
• En células vegetales: Formación del fragmoplasto. Son vesículas del aparato de Golgi que se fusionan en el centro, donde posteriormente se deposita la pared primaria y, en algunos casos, la secundaria, dependiendo del tipo celular.

Meiosis: División en Células Germinales

La meiosis está relacionada con la reproducción sexual y ocurre en las células germinales. Como producto, da lugar a cuatro células haploides. La interfase es similar a la de la mitosis, aunque suele tener mayor duración. Consta de dos divisiones consecutivas, la Meiosis I y la Meiosis II, entre las cuales no hay duplicación del ADN.

Meiosis I: División Reduccional

En la Meiosis I, ocurre el apareamiento de cromosomas homólogos (uno paterno y uno materno) y la recombinación genética. Posteriormente, se produce la separación de estos cromosomas homólogos.

Profase I: Recombinación Genética

Es una fase compleja y prolongada, subdividida en varias etapas:

• Leptoteno: Condensación de la cromatina.
• Cigoteno: Inicio de la sinapsis, donde se aparean los cromosomas homólogos. Se forma el complejo sinaptonémico o complejo de sinapsis.
• Paquiteno: La sinapsis está completa. Cada par de cromosomas se denomina bivalente o tétrada (estructura de 4 cromátidas, dos por cromosoma). Ocurre el sobrecruzamiento: un fragmento de cromátida se corta por la acción de las enzimas endonucleasas. Gracias a este corte, se realiza un intercambio recíproco y la fusión de los segmentos intercambiados, lo que resulta en la recombinación genética.
• Diploteno: Los quiasmas son visibles y se encargan de unir cromátidas no hermanas.
• Diacinesis: Se observan las estructuras anteriormente mencionadas y la envoltura nuclear se desintegra definitivamente.

Las demás fases de la Meiosis I (Metafase I, Anafase I y Telofase I) son similares a las de la mitosis, salvo que en Anafase I no se separan cromátidas hermanas, sino los cromosomas homólogos completos.

Meiosis II: División Ecuacional

Entre la Meiosis I y la Meiosis II no hay duplicación del ADN. En la Meiosis II, se separan las cromátidas hermanas (de manera similar a la mitosis). Como resultado, se obtienen cuatro células haploides (n). Para diferenciar la Meiosis II de la mitosis, se puede observar que los cromosomas en Meiosis II ya tienen diferentes combinaciones genéticas debido a la recombinación.

Ciclos Biológicos

Se pueden diferenciar tres tipos de ciclos biológicos, según el momento en el que tenga lugar la meiosis:

• Ciclo de vida haplonte: Típico de protoctistas y algunos hongos. La meiosis es la primera división del cigoto (2n) y da lugar a la generación haploide (gametofito).
• Ciclo de vida diplonte: Típico de animales. Formado por células diploides durante la mayor parte del ciclo vital. La meiosis se produce para formar los gametos, que son las únicas células haploides.
• Ciclo de vida haplodiplonte: Característico de las plantas. Presenta una alternancia de generaciones 2n (esporofitos) con n (gametofitos). Los esporofitos sufren meiosis para formar las esporas (n).

Comparación entre Mitosis y Meiosis

Características y Contenido Genético

• Mitosis: División conservacional. Las células hijas tienen el mismo número de cromosomas y cantidad de ADN que la célula madre. Una célula madre (2n) da lugar a dos células hijas (2n).
• Meiosis: División reduccional. Las células hijas tienen la mitad del número de cromosomas y la mitad de la cantidad de ADN que la célula madre. Una célula madre (2n) da lugar a cuatro células hijas (n).

Duración de G2

• Mitosis: La fase G2 suele durar aproximadamente 3 horas.
• Meiosis: La fase G2 es corta o inexistente antes de la Meiosis I.

Comportamiento de los Cromosomas y Variabilidad Genética

• Mitosis: La información genética no varía.
• Meiosis: Ocurre apareamiento y recombinación entre los cromosomas homólogos en la Profase I, lo que aumenta significativamente la variabilidad genética.

Segregación de Cromátidas (Separación)

• Mitosis (Anafase): Se separan las cromátidas hermanas.
• Meiosis (Anafase I): Se separan los cromosomas homólogos completos, ya recombinados.
• Meiosis (Anafase II): Se separan las cromátidas hermanas (recombinadas).