DIVISIÓN CELULAR

1. Ciclo celular

El ciclo celular o ciclo vital de una célula comprende el período de tiempo que va desde que se forma la célula, es decir, desde que nace, hasta que se divide y genera nuevas células.

A lo largo del ciclo celular, las células van pasando por varias fases que se agrupan en dos etapas fundamentales: la interfase y la fase mitótica.

] La interfase es un proceso de duración muy variable. En el se diferencian a su vez tres fases:

1.      Fase G₁ o postmitótica. Se inicia en las células hijas que acaban de surgir por mitosis. Durante esta fase, las células recién formadas experimentan un crecimiento y formación de nuevos orgánulos, durante un período de tiempo muy variable. Algunas células muy especializadas, como las neuronas o las fibras musculares, quedan en esta fase para toda su vida, en un estado de reposo especial llamado G₀.

2.      Fase S o de síntesis. Se va duplicando el ADN hasta que, finalmente, cada cromosoma queda formado por dos filamentos cromosómicos idénticos llamados cromátidas, unidos por una zona llamada centrómero.

3.      Fase G₂ o premitótica. Es un breve período, durante el que la célula comprueba que el ADN se ha replicado correctamente y que todo se encuentra en orden para que los cromosomas se empiecen a condensar e inicien la división celular.

] La fase mitótica dura aproximadamente una hora, y se divide en dos fases:

1.      Mitosis. Es el proceso de división celular con un reparto exacto de cromosomas (con su información genética) entre los dos núcleos resultantes.

2.      Citocinesis. Es el proceso de segmentación del citoplasma y la consiguiente formación de dos células hijas.

2. División celular: mitosis y citocinesis

Como se ha visto, el ciclo celular culmina con la división de la célula madre, a través de la fase mitótica, en dos células hijas genéticamente idénticas. En la división celular se diferencian:

Mitosis

Aunque es un proceso continuo, para su estudio se divide en cuatro etapas:

a) Profase: Los filamentos de cromatina, que durante la interfase eran finísimos y completamente imperceptibles al microscopio óptico, se van poco a poco enrollando y condensando hasta formar cromosomas que se pueden ver con el microscopio óptico. Aunque aún no se diferencian, cada cromosoma estará formado por las dos cromátidas idénticas formadas durante la fase S. Al mismo tiempo, el centrosoma se divide y se va separando un juego de centríolos hacia cada uno de los dos polos de la célula. A medida que se separan se van formando entre ellos los filamentos del huso mitótico.

Al final de la profase, la membrana nuclear se desintegra en pequeñas vesículas, los nucléolos se desorganizan y desaparecen y, en los centrómeros de cada cromosoma, se forman unos complejos proteínicos llamados cinetocoros, que servirán de punto de anclaje para los filamentos del huso.

b) Metafase: Los cromosomas, dirigidos por el huso mitótico, se desplazan hacia el plano ecuatorial de la célula, alineándose en la llamada placa metafásica.

c) Anafase: Se inicia con la separación simultánea de todos los cromosomas en sus correspondientes cromátidas. A continuación, cada juego de cromosomas, arrastrados por el huso mitótico, se dirige en unos pocos minutos hacia cada uno de los polos opuestos de la célula.

d) Telofase: Los microtúbulos del huso van desapareciendo, se forman nuevas membranas nucleares alrededor de cada uno de los dos conjuntos de cromosomas situados en ambos polos, y se reorganizan los respectivos nucléolos. Al final habrá dos núcleos, cada uno con una dotación completa de cromosomas formados por una sola cromátida que poco a poco se va descondensando.

Citocinesis

Mientras se está realizando la mitosis o división del núcleo, se inicia la citocinesis o división del citoplasma y, por tanto, de la célula completa.

En este proceso los orgánulos citoplasmáticos se reparten de forma un tanto aleatoria. En cualquier caso, cada célula hija ha de recibir al menos alguna mitocondria, algún cloroplasto (en células vegetales) y algunas vesículas del complejo de Golgi y del retículo endoplasmático, ya que todos estos orgánulos membranosos sólo se podrán regenerar y multiplicar luego a partir de otros preexistentes.

En las células animales la citocinesis se lleva a cabo mediante un anillo de filamentos contráctiles que poco a poco van estrangulando la célula por su plano ecuatorial, hasta que, finalmente, se separa en dos células hijas, cada una con su correspondiente núcleo. En las células vegetales, la citocinesis se realiza por septo intracelular.

La siguiente ilustración muestra las diferencias entre la citocinesis en células animales y en células vegetales:

3. La meiosis

Las células eucariotas, en principio, se multiplican siempre por mitosis. De este modo se pueden reproducir los organismos unicelulares y crecen o se reproducen de forma asexual los pluricelulares. Pero, cuando un organismo recurre a la reproducción sexual, ello implica necesariamente la fecundación o fusión de dos células reproductoras o gametos. Al unirse los gametos, se suma la dotación cromosómica de ambos.

Para evitar que el número de cromosomas se duplique una y otra vez, se hace necesario un proceso que reduzca el número de cromosomas a la mitad. Ese proceso es la meiosis.

Así pues, la meiosis surge como un proceso necesario para la reproducción sexual de los organismos (no para la reproducción celular).

La meiosis puede definirse como el proceso de división celular por el cual una célula con 2n cromosomas (diploide) se divide dando como resultado a cuatro células con la mitad de cromosomas.

Se lleva cabo mediante dos mitosis consecutivas como se puede ver en el esquema adjunto.

La primera mitosis se caracteriza por una profase mucho más larga que la de una mitosis normal en la que tiene lugar el emparejamiento de los cromosomas homólogos y el entrecruzamiento, en el que se da una recombinación genética, es decir, un intercambio de material genético entre ellos.
La segunda mitosis es normal y se realiza de manera simultánea en las dos células hijas resultantes de la primera mitosis.

A continuación vamos a ver los pasos de la meiosis más detalladamente.

j La primera división meiótica empieza tras la replicación del ADN en la fase S del ciclo celular. Después se suceden una serie de procesos que dividimos en fases para facilitar su estudio:

Profase I: Los cromosomas homólogos se aparean y establecen una unión íntima o sinapsis, formándose los llamados bivalentes (que tiene, por tanto, dos cromosomas y cuatro cromátidas). Las dos cromátidas que se encuentran juntas se entrecruzan en uno o varios puntos formándose unas uniones llamadas quiasmas donde se produce una  recombinación genética o intercambio de fragmento de una cromátida a otra.

Los cromosomas aumentan su condensación, por lo que se pueden distinguir al microscopio las dos cromátidas hermanas e incluso se aprecian los quiasmas que hay entre dos cromátidas homólogas.

Metafase I: La membrana nuclear desaparece. Se forma un cinetocoro por cada cromosoma, no uno por cada cromátida, y los cromosomas adosados a fibras del huso acromático empiezan a moverse. 

Los bivalentes se alinean en el plano ecuatorial de la célula. La orientación es al azar, es decir que  hay un 50% de probabilidad de que las células hijas reciban el homólogo del padre o de la madre por cada cromosoma.

Anafase I: Los quiasmas se separan. Los cromosomas, cada uno con dos cromátidas, se mueven a polos opuestos. 

Telofase I: Los cromosomas acaban su migración a polos opuestos y las envueltas nucleares se pueden rehacer o la célula puede comenzar rápidamente la meiosis II. 

Citocinesis: Análoga a la de la mitosis, donde se forman dos células hijas completas. 

k La segunda división meiótica es similar a la mitosis. Sin embargo no hay fase S. Las cromátidas de cada cromosoma ya no son idénticas debido a la recombinación genética. La meiosis II separa las cromátidas produciendo dos células hijas, cada una con la mitad de cromosomas (haploides), y cada cromosoma tiene solamente una cromátida. El proceso dividido en fases es el siguiente:

Profase II: Se rompe la cubierta nuclear y se duplican los centrosomas.

Metafase II: Los cromosomas se disponen en la región ecuatorial.

Anafase II: Las dos cromátidas de cada cromosoma se separan y los nuevos cromosomas hijos migran hacia los polos opuestos.

Telofase II: Los cromosomas se desespiralizan y se envuelven de una cobertura nuclear, y surgen dos núcleos; posteriormente, se produce la citocinesis o división del citoplasma.

Un esquema más completo y detallado de todas las etapas que tienen lugar en el proceso de la meiosis lo tenemos en la página siguiente:

Las consecuencias de la meiosis son, por tanto:

] Se obtienen células especializadas para intervenir en la reproducción sexual, los gametos.

] Reduce a la mitad el número de cromosomas, y así al unirse las dos células sexuales, vuelve a restablecerse el número cromosómico de la especie.

] Se produce una recombinación de la información genética debido al entrecruzamiento de segmentos de los cromosomas homólogos, que origina una gran variedad de gametos.

Las diferencias entre la mitosis y la meiosis podemos resumirlas en el siguiente cuadro: