Tema 8: La reproducción celular

Birschow dijo que toda célula procede de otra célula. Todo lo vivo procede de lo vivo. Lo que caracteriza a los seres vivos es la capacidad de reproducción.

Para que una célula se reproduzca, es necesario que las moléculas que la constituyen se dividan. Por eso se puede estudiar la reproducción a 3 niveles:

• Molecular: autoduplicación del ADN.

• Celular: al ser la célula la unidad más pequeña de vida, la reproducción transmite la información de la célula madre a las células hijas.

• De organismo.

Reproducción celular

Todas las células pasan en su vida por 2 fases: a) división celular y b) interfase o reposo hasta la nueva división. Todas pasan por este ciclo, que se repite en todas las generaciones. La duración de cada periodo varía según el tipo de célula.

Interfase

Es el tiempo que transcurre entre 2 divisiones celulares. Esta interfase se dice que es de reposo, porque no parece que haya cambios. Sin embargo, sí que los hay: en esta fase las `moléculas de la vida' (ADN), se están duplicando; la acción metabólica es máxima. La interfase se suele dividir en 3 periodos:

G1 o de espera: no hay síntesis de ADN. Se van sintetizando ARN y proteínas.

S o de síntesis (de ADN): continúan sintetizándose ARN y proteínas, pero el ADN comienza ahora a reduplicarse.

G2 o de espera: ya no hay síntesis de ADN, se sigue sintetizando ARN y proteínas. Al final se empiezan a producir cambios estructurales en la célula, que anuncian la mitosis. Aquí tendrá el doble de ADN que la célula original.

Mitosis

Es el proceso que asegura el reparto equitativo del ADN a las 2 células hijas que resultan. El número de cromosomas se mantiene por este mecanismo. Las células hijas, en cuanto a información genética son idénticas entre sí e idénticas a la célula madre.

Mitos- (filamento). Y es que los cromosomas van apareciendo con filamentos. Fases:

Profase

Filamentos dobles. Cada cromosoma está formado por 2 filamentos, las cromátidas. A medida que la profase va avanzando se produce un acortamiento y engrosamiento de las cromátidas, y el centriolo es visible. En la profase temprana los cromosomas aparecen distribuidos de manera uniforme por todo el núcleo, pero a medida que avanza los cromosomas se van aproximando a la envoltura nuclear. Esto indica la proximidad de la desintegración de la envoltura nuclear. Cuando se rompe, el contenido queda en el citoplasma. Disminuye ahora el tamaño de los nucleolos, hasta desintegrarse.

Prometafase

Es el momento en que se rompe la envoltura nuclear. Es una etapa de transición entre la profase y la metafase, que sólo es reconocido por algunos autores.

Metafase

Se inicia con la aparición de huso mitótico, que es una estructura formada por microtúbulos. La aparición de éste está relacionada con la aparición de los centriolos (en pares y formando un ángulo recto), rodeados de microtúbulos que radian en todas las direcciones, y se denominan áster.

Dos pares de centriolos, junto con los ásteres, se van a empezar a mover hacia los polos de la célula. Las fibras del huso mitótico se van a situar entre los centriolos y van a ocupar todo el área central. Una vez que esto ocurre, el huso va a ejercer una fuerza de atracción para que los cromosomas se sitúen sobre sus fibras, y los van a traccionar por el centrómero. Entonces se van a unir a algunas fibras del huso, y van a sufrir una serie de migraciones hasta que se sitúan en el plano ecuatorial. Las fibras del huso a las que se adhieren los cromosomas se llaman fibras cromosómicas, a las que no, fibras continuas. Se forma la placa metafásica o plano ecuatorial.

El huso mitótico está formado por microtúbulos, y aparece cuando la célula se va a dividir. Se trata de un «armazón» en el que se van a situar los cromosomas.

Anafase

Todos los cromosomas están situados en el mismo plano. Se van a dividir por el centrómero, y cada cromátida va a ir a un polo de la célula siguiendo las líneas del huso mitótico. La separación por el centrómero ocurre simultáneamente en todos los cromosomas. El centrómero siempre precede a las cromátidas y tira de ellas. cuando se separan completamente la cromátidas hermanas y migran a los polos termina la anafase y comienza la telofase.

En la metafase el cromosoma tiene 2 cromátidas, en la anafase sólo 1.

Telofase

Las cromátidas comienzan a descondensarse, a hacerse menos patentes. Es como la profase, pero a la inversa. Todos los cromosomas se empiezan a agrupar, formando una masa de cromatina. El núcleo se rehace con la aparición de la envoltura nuclear. Los nucleolos, que desaparecieron en la profase, reaparecen en la telofase. La viscosidad se reduce. Los ásteres se reducen y comienzan a desaparecer.

Se produce la citocinesis, que es la división del citoplasma. En las células animales se suele producir por «estrangulación» de la membrana celular. En las vegetales se forma un «tabique» y de dentro a afuera se comienzan a abrir.

Este periodo de citocinesis, en las células de animales superiores, se caracteriza por un burbujeo en la superficie de la célula y un reparto de los orgánulos.

Con la división del citoplasma la mitosis termina, y permite así garantizar la identidad entre la célula madre y las 2 hijas.

El proceso de mitosis es generalmente igual para todas las células, pero a veces hay ciertas variaciones. Por ejemplo: en las células de vegetales superiores el huso no tiene centriolos ni ásteres. Las mitosis en las que el huso tiene centriolos y ásteres se llaman astrales o anfiastrales, las que no anastrales.

Conclusión

Mediante un ciclo celular se obtienen células nuevas, sobre todo, en los procesos de crecimiento. Pero también sirve para sustituir células dañadas o desgastadas. En los embriones las tasas de división son altas. Las células que se han especializado mucho se regeneran muy lentamente (la neuronas, incluso, no se regeneran).

Puesto que las células somáticas (las del cuerpo) provienen del cigoto, tienen un número diploide (2n) de cromosomas (un juego doble). Nuestro número diploide es 23 pares: 46 cromosomas. Las células hijas resultantes de una mitosis son idénticas entre sí y con la madre.

Notas

• En el G1 hay sólo una cromátida. En el G2 hay ya 2 cromátidas.

• La división celular (mitosis) es la fase final y microscópicamente visible de un proceso a nivel molecular. Se puede entender como la separación final de las moléculas duplicadas.

• En general, los procesos G2 y S, y la mitosis tienden a ser estables. El G1 es mucho más variable.

• El proceso más importante es la duplicación del ADN, que ocurre en el periodo S.

Reproducción a nivel de organismos

A pesar de la enorme diversidad del mundo vivo, sólo existen 2 formas de obtener un individuo nuevo: mediante reproducción asexual o mediante reproducción sexual.

Reproducción asexual

El nuevo individuo se forma a partir de un sólo progenitor. Es propio de los organismos menos avanzados y poco diferenciados morfológicamente. Los nuevos individuos son como un clon.

Reproducción sexual

Una pareja de progenitores va a unir sus cromosomas en una sola célula, la célula huevo o cigoto. Las células que van a dar origen al cigoto son células especializadas, no son células somáticas. A éstas células especializadas se las denomina células sexuales o gametos.

Los gametos se originan en los órganos sexuales o gónadas. Podemos decir que los gametos se originan en individuos diferentes. Se consideran «machos» los individuos que producen gametos masculinos o espermatozoides. Se consideran «hembras» los individuos que producen gametos femeninos u óvulos. Las gónadas masculinas se llaman testículos, las femeninas ovarios. Generalmente el número de gónadas va por parejas. Estas gónadas contienen las células madres de las células sexuales.

Los ovarios suelen ser intraabdominales, los testículos suelen estar fuera del abdomen, debido a que la temperatura corporal mata a los espermatozoides.

Los conductos genitales: oviductos en las hembras, conductos espermáticos en los machos. En la hembra terminan en el útero, en el macho en la uretra. Suelen ser alargados y en su recorrido encontramos vesículas, como las vesículas seminales.

Los espermatozoides se forman en los testículos y son muy especializados, células muy modificadas. Tienen un cuerpo delgado, una gran cabeza que contiene al núcleo, y un flagelo que les da movilidad. El tamaño de los espermatozoides no guarda proporción con el del sujeto que los produce. En el hombre hay 100.000 espermatozoides por mm3 de esperma. En cada eyaculación se expulsan de 2 a 5 mm3 de esperma.

Los óvulos son células inmóviles, de gran tamaño ya que acumulan gran cantidad de reservas. Los óvulos de mamíferos son de menor tamaño que los de aves o reptiles, y no contienen tantas reservas, porque se van a alimentar directamente de la madre. La cantidad es reducida.

Las especies más fecundas son aquellas que ofrecen protección más eficaz al embrión. En especies inferiores, en las que los embriones pueden ser más fácilmente depredados, se producen más óvulos.

Los embriones tienen dos membranas: la primera formada por el óvulo, y la segunda es la llamada membrana vitelina.

En la reproducción sexual se produce un derroche inusual en la naturaleza. La reproducción sexual tiene la desventaja de depender mucho del azar, tiene que producirse en medio líquido... Pero también tiene sus ventajas, por eso la naturaleza ha apostado por ella:

• Ventaja adaptativa: si dos individuos adaptados genéticamente a 2 ambientes distintos se reproducen, el organismo resultante estará mejor adaptado.

• Garantiza la diversidad y facilita la aparición de nuevos individuos mejor equipados, la aparición de nuevos caracteres.

• La reproducción sexual es la más beneficiosa para la evolución de las especies.

Meiosis

Si el cigoto se forma de la unión de 2 gametos, y éstos tiene un número diploide, entonces el cigoto tendría el doble de cromosomas. Por lo tanto, el individuo resultante tendría doble de cromosomas. Por eso, en óvulos y espermatozoides no tenemos 23 pares.

La meiosis o reducción cromosómica permite subsanar este problema.

Careotipo

Mujer: 44 + XX

Hombre: 44 + XY

Si la división fuera por mitosis el cigoto tendría 92 cromosomas. La meiosis impide que esto ocurra. Permite que el número de cromosomas se mantenga constante en las especies. La meiosis es un proceso de reducción de cromosomas.

En todas las células (células somáticas) tenemos 46 cromosomas, menos en las sexuales, que tenemos 23. El número de cromosomas en las células somáticas es siempre múltiplo de 2, y los cromosomas se pueden ordenar en parejas. A estas parejas se les llama homólogos, ya que los dos cromosomas no son idénticos, aunque sí contienen información equivalente.

Cuando se duplican por mitosis, los cromosomas se escinden longitudinalmente. No ocurre así en la meiosis.

La meiosis es importante para mantener el patrimonio cromosómico de la especie. Afecta sólo a las células madres, a partir de las cuales se forman los gametos. Estas células madres son somáticas. Mediante esta meiosis se pasa de la dotación par a la mitad de la dotación, algo característico de las células sexuales (que son haploides). Es necesario que tengan la mitad para que, al fusionarse y formar el cigoto, éste tenga 23+23 cromosomas.

En la meiosis los cromosomas de la célula madre no se van a escindir longitudinalmente, sino que van a ser los pares los que se separen.