EL CICLO CELULAR

EL CICLO CELULAR

1. Concepto

   • El ciclo celular es la secuencia de acontecimientos que tiene lugar en una célula desde su nacimiento hasta que se divide en células hijas. (Periodo de vida celular comprendido entre dos divisiones consecutivas)
   • Fases
     • División
       • Reparto del material duplicado.
       • MITOSIS
         • Proceso de reparto equitativo del material genético entre dos células hijas. Como consecuencia de ello, las dos células hijas tienen el mismo número de cromosomas que la célula madre y la misma información genética entre ellas e igual a la de la célula madre de la que proceden. Es un proceso continuo, que se divide en fases para su estudio.
         • Profase
           • - Condensación de cromatina, dando lugar a los cromosomas (con dos cromátidas unidas por centrómero). - El nucleolo se desorganiza y desaparece al final de profase. - La membrana nuclear comienza a desaparecer (al final, sólo restos). - Desplazamiento de un par de centriolos al lado opuesto del otro (rodeados del áster) yformación del huso mitótico (por alargamiento de los microtúbulos), constituido por dos tipos de microtúbulos:  Microtúbulos polares (fibras polares): de un polo a otro de la célula.  Microtúbulos cromosómicos (fibras cromosómicas o fibras centroméricas): delcentrómero a los polos de la célula. - Polarización de los cromosomas: cada centrómero se enfrenta a su polocorrespondiente.
           • En las células vegetales el huso mitótico es anastral. No existe centriolo, los filamentos parten de dos zonas difusas del citoplasma, donde se localiza el centro organizador de microtúbulos microtúbulos -COM-).
         • Metafase
           • Desplazamiento de los cromosomas al plano ecuatorial formando la placa ecuatorial (placa metafásica).
         • Anafase
           • - Separación de cromátidas al separarse los centrómeros (independiente de la existencia del huso mitótico).  - Migración de las cromátidas (cada una de las cromátidas del mismo cromosoma migran a un polo). (Dependiente de la existencia del huso mitótico y dependiente del ATP). Durante la migración de cromátidas se produce un acortamiento de los microtúbulos cromosómicos y alargamiento de los microtúbulos polares, ya que se alarga la célula. Entre los cromosomas aparecen microtúbulos interzonales (=fibras interzonales). Los microtúbulos polares comienzan a desaparecer.
         • Telofase
           • - Los cromosomas llegan a los polos.  - Desaparecen los microtúbulos cromosómicos y los polares.  - Se forma la envoltura nuclear a partir del RE.  - Los cromosomas se descondensan, originando la cromatina.  - Se forma el nucleolo a partir del organizador nucleolar de algunos cromosomas.  - División del citoplasma.
       • CITOCINESIS
         • Proceso mediante el cual se lleva a cabo la división del citoplasma de la célula madre (los orgánulos se reparten equitativamente). Se produce durante telofase (se inicia en anafase tardía o al inicio de telofase).
         • En células animales
           • Estrangulación
             • En células animales, la división del citoplasma ocurre por estrangulación. Para ello se forma un surco en la membrana en el plano ecuatorial (surco de segmentación), recubierto internamente por microfilamentos (de actina y miosina) formando un anillo contráctil que se va estrechando, de manera que la hendidura se va acentuando hasta que el citoplasma se parte y se separan las dos células hijas.
         • En células vegetales
           • Tabicación
             • Tiene lugar por tabicación. En el centro del plano ecuatorial de la célula, se disponen vesículas del AG que contienen los componentes de la lámina media. Posteriormente, se fusionan entre sí y se añaden nuevas vesículas, creciendo el tabique en sentido centrífugo. Cuando contacta con la membrana celular se denomina fragmoplasto. La membrana de las vesículas constituirá la m.p. de las células hijas, conservando conexiones citoplasmáticas: los plasmodesmos. Más tarde cada célula hija irá formando la pared primaria por adición de celulosa a la lámina media.
       • MEIOSIS
         • Proceso de división celular que se da en organismos con reproducción sexual en determinados tipos celulares, generalmente, para la formación de gametos. (También se realiza para la formación de esporas en los vegetales). Mediante este proceso se reduce la dotación cromosómica a la mitad (2n>n). De modo que a partir de una célula 2n se obtienen 4 células n con distinta información genética entre ellas. * INTERFASE PREMEIÓTICA: El ADN se ha duplicado. Tenemos una célula 2n con los cromosomas descondensados con dos cromátidas cada uno (=que en interfase premitótica). * DIVISIÓN MEIÓTICA: Consta de 2 divisiones consecutivas: 1a división meiótica (= Meiosis I) y 2a división meiótica (= Meiosis II). Cada una de las cuales con las 4 fases: profase, metafase, anafase y telofase.
         • MEIOSIS I
           • Es como la mitosis, da lugar a dos células n
           • PROFASE I
             • En esta fase se forman los cromosomas al condensarse la cromatina, desaparece la envoltura nuclear y el nucleolo, se forma el huso acromático (=profase mitótica). Consta de 5 subfases:
             • Leptoteno
               • - Los cromosomas se observan como finos filamentos.  - Comienza la condensación (no se distinguen aún las cromátidas, por lo que se ven como un único filamento).  - Hay nucleolo.
             • Zigoteno
               • *Continúa condensación (cromosomas mas grueso y cortos). Aún se observa cada cromosoma como un único filamento (no se distinguen cromátidas).  *Apareamiento de cromosomas homólogos (gen a gen): sinapsis. Se consigue mediante la formación del complejo sinaptinémico. A cada par de cromosomas homólogos apareados se le denomina bivalente. (En células animales quedan anclados a la membrana, próximos a los centriolos).
             • Paquiteno
               • *Mayor acortamiento y engrosamiento (al final de paquiteno se aprecia la separación entre las 2 cromátidas).  *Sigue habiendo nucleolo. *Al conjunto de 2 cromos. homólogos: bivalente. Cuando se visualizan las 2 cromátidas de cada cromosoma: tetravalente (=tétrada). *Entre los 2 cromosomas homólogos se sitúa el complejo sinaptinémico. A través de él, se produce el entrecruzamiento cromosómico, el cual da lugar a la recombinación genética, como consecuencia del intercambio de segmentos entre cromátidas no hermanas. * Los puntos de unión entre cromátidas se denominan quiasmas
             • Diploteno
               • Desaparece el complejo sinaptinémico y los cromosomas empiezan a separarse. Debido a ello los quiasmas se hacen visibles (aún existen puntos de unión entre cromátidas). Aún existe nucleolo.
             • Diacinesis
               • Finalización de los quiasmas: Al final los cromosomas se separan totalmente, ya que los quiasmas se desplazan a los extremos.   Los cromosomas adquieren su máximo grado de condensación. Desaparece el nucleolo y la envoltura nuclear.  Comienza a formarse el huso acromático.
           • METAFASE I
             • Los cromosomas homólogos (superpuestos y recombinados) se sitúan en el ecuador de la célula, unidos a los polos de la célula por las fibras cromosómicas. Los cromosomas se unen al huso mediante un solo cinetocoro. Cada cromosoma del par de homólogos se orienta hacia un polo distinto de la célula.
           • ANAFASE I
             • Los cromosomas (recombinados y con dos cromátidas cada uno) migran hacia los polos de la célula. A este fenómeno se le denomina: “distribución independiente de los cromosomas”. Cada cromosoma del par de homólogos migra hacia un polo independientemente de su procedencia: paterna o materna.
           • TELOFASE I
             • Los cromosomas llegan a los polos. Se divide la célula en 2 células haploides (n) y con una cantidad 2 ADN (2 copias de ADN: una en cada cromátida, ya que cada cromosoma tiene 2 cromátidas). Descondensación parcial. Regeneración parcial de la envoltura nuclear. En algunos animales (anfibios) los cromosomas se descondensan totalmente y pasan a interfase II (sin duplicación del material genético). En otras especies no existe descondensación y pasan directamente a profase II.
         • MEIOSIS II
           • Tenemos 2 células n con 2 ADN, que van a sufrir una división similar a la mitosis
           • PROFASE II
             • Desaparece la envoltura nuclear. Se duplican los centriolos. Se forma el huso acromático
           • METAFASE II
             • Los cromosomas fijados a las fibras centroméricas por su centrómero migran (metacinesis) y se sitúan en el plano ecuatorial.
           • ANAFASE II
             • Separación de cromátidas del mismo cromosoma. Migración de cromátidas hacia los polos de la célula.
           • TELOFASE II
             • Formación de la envoltura nuclear. Descondensación de cromosomas. Citocinesis: Da lugar a 2 células hijas n y con 1 ADN. Las cromátidas de las células hijas no son idénticas a las originales (tienen distinta información) ya que se produjo recombinación en paquiteno.
         • IMPORTANCIA BIOLÓGICA
           • La meiosis produce células haploides a partir de células diploides y, además, promueve la variabilidad genética de la descendencia por los siguientes motivos: 1º Debido al entrecruzamiento cromosómico (paquiteno de profase I), se produce la recombinación genética entre cromosomas homólogos. Con ello se aumenta enormemente el número de gametos distintos posibles que se pueden obtener. 2º En anafase I de la primera división meiótica, se produce el reparto al azar de los cromosomas homólogos paterno y materno (distribución independiente de cromosomas), con lo cual aumentan las posibilidades de obtener gametos diferentes en un mismo individuo. 3º Al reducir el número de cromosomas a la mitad, permite la fecundación y, por tanto, la combinación de genes de los dos padres (al unirse los gametos). El nuevo individuo tendrá un material genético distinto al de sus padres. Puesto que cada individuo puede producir gran cantidad de gametos diferentes y estos se unen al azar durante la fecundación, el número de combinaciones que se puede dar es enorme y por tanto el número de descendientes distintos genéticamente.
       • GAMETOGÉNESIS
         • Es el proceso de formación de gametos haploides a partir de células diploides mediante meiosis. En los animales tiene lugar en las gónadas (órganos sexuales productores de gametos). Puede ser: - Espermatogénesis: Formación de gametos masculinos (espermatozoides) en los testículos. - Ovogénesis: Formación de gametos femeninos (óvulos) en los ovarios. En ambos casos se distinguen las mismas etapas: proliferación celular, crecimiento, meiosis y diferenciación.
         • ESPERMATOGÉNESIS
           • Proceso de formación de espermatozoides a partir de células diploides que tiene lugar en los túbulos seminíferos de los testículos.
           • Proliferación celular
             • Las células germinales, formadas en el embrión, comienzan a dividirse rápidamente por mitosis cuando se alcanza la madurez sexual. Se les denomina entonces: espermatogonias. Las cuales son células diploides. Como resultado de las mitosis se origina gran cantidad de espermatogonias.
           • Crecimiento
             • Algunas espermatogonias aumentan de tamaño (muy poco) convirtiéndose en espermatocito de primer orden. (Otras espermatogonias se dividen por mitosis originando nuevas espermatogonias.)
           • Meiosis
             • Maduración. El espermatocito de primer orden sufre la primera división meiótica y da lugar a 2 espermatocitos de segundo orden. Estos sufren la segunda división meiótica y originan 4 espermátidas (haploides)
           • Diferenciación
             • Espermiogénesis. Es el proceso de diferenciación que sufren las espermátidas para transformarse en espermatozoides. (Cabeza, con núcleo y acrosoma. Pieza o segmento intermedio, con centriolos, filamento axial y mitocondrias. Cola, con filamento axial rodeado de vaina proteica y membrana plasmática). Las transformaciones son las siguientes: - El núcleo se condensa y sustituye las histonas por protaminas. - El AG produce vesículas que se acumulan en una región cercana al núcleo. Estas vesículas se fusionan dando otra de mayor tamaño (vesícula preacrosómica) que, posteriormente originará el acrosoma. - Las mitocondrias se desplazan y se acumulan en porciones opuestas a la de la vesícula preacrosómica. - El centriolo distal da origen a una serie de microtúbulos que se dirigen hacia porciones superficiales de la célula que darán lugar al filamento axial. - Las mitocondrias se disponen a los lados de la salida del flagelo y rodean las porciones iniciales del filamento axial. - El AG junto con otros orgánulos se desplaza hacia regiones superficiales. Esas porciones de citoplasma sufren un estrangulamiento y se separan.
         • OVOGÉNESIS
           • Proliferación celular
             • Cuando se llega a la madurez sexual, las células germinales se dividen por sucesivas mitosis y originan gran cantidad de oogonias (2n).
           • Crecimiento
             • Se produce un aumento de tamaño (el crecimiento es mucho mayor que el de las espermatogonias, debido a la síntesis de sustancias, principalmente, vitelo). Se transforma así en ovocito de primer orden.
           • Meiosis
             • Cada ovocito sufre la primera división meiótica y origina dos células: - una, grande y con todo el citoplasma (prácticamente): ovocito de segundo orden, - otra, pequeña y sin citoplasma: primer corpúsculo polar. Tras la segunda división meiótica, el oocito II da lugar a dos células: - ovótida, que se lleva el citoplasma (n), - segundo corpúsculo polar. El primer corpúsculo polar puede dividirse y dar lugar a 2 corpúsculos polares, con lo que tendríamos 3 corpúsculos polares que degeneran.
           • Diferenciación
             • La ovótida sufre un pequeño cambio y se convierte en óvulo (gameto femenino y haploide).
     • Interfase o reposo
       • Fase de crecimiento. En ella tiene lugar la duplicación del material nuclear y citoplasmático, produciéndose un aumento de tamaño. 
       • Periodos:
         • G1 (periodo postmitótico)
           • - La cromatina está formada por cromosomas con una sola cromátida.  - Crecimiento celular y duplicación de orgánulos citoplasmáticos.  - Un solo centrosoma (2 centriolos con áster).
         • S (periodo de síntesis)
           • Se da: - Duplicación del ADN: Cada cromátida da lugar a otra con la misma información y queda unida por el centrómero.  - Duplicación de centriolos.  - Síntesis de histonas.
         • G2 (periodo premitótico)
           • - Cesa la síntesis de ADN y de histonas.  - Síntesis de las proteínas necesarias para la división celular.

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