El Ciclo Celular y la División Celular
Interfase: Preparación para la División
La interfase es el periodo entre dos divisiones celulares sucesivas, constituyendo la etapa más larga del ciclo celular (aproximadamente el 90% del ciclo). Durante esta fase, la célula presenta una importante actividad metabólica, aumenta su tamaño y se prepara para dividirse. La interfase se subdivide en tres etapas principales:
Fase G1: Crecimiento y Actividad Metabólica
Es la primera etapa del ciclo celular, la más larga y variable, con una duración de 6 a 12 horas. Durante G1, la célula está metabólicamente activa, adquiere nutrientes del medio, replica sus organelos aumentando su número y realiza la síntesis de ARN y proteínas.
Punto de Control G1: En este punto, la célula comprueba las condiciones externas e internas y decide si continuará o no con el ciclo celular. La célula puede entrar en G0, un estado de reposo parcial, como ocurre en células maduras como las neuronas, el músculo liso y las células parenquimáticas.
Fase S: Síntesis de ADN y Duplicación de Centrosomas
Con una duración de 9 a 10 horas, esta etapa es crucial y presenta dos procesos importantes:
- Duplicación del ADN: Los cromosomas se duplican, formando cromátidas hermanas idénticas.
- Duplicación de los Centrosomas: Los centrosomas también se duplican.
Durante la fase S, se observa una disminución de la actividad metabólica general.
Fase G2: Preparación Final y Verificación
Con una duración de 3 a 4 horas, esta es otra etapa de crecimiento celular. Se acumulan progresivamente las moléculas necesarias para la etapa M (mitosis o meiosis). Se comprueba si existe daño en el ADN y si su duplicación fue correcta.
Punto de Control G2: Si se detectan defectos, las células no entran en la etapa M y el ciclo celular se detiene hasta que se reparen los errores.
Fase M: Mitosis y Meiosis
La Fase M es la etapa de división celular propiamente dicha, que puede ocurrir de dos formas principales:
- Mitosis: Origina dos células hijas con una cantidad igual de ADN y la misma información genética que la célula madre.
- Meiosis: Origina cuatro células hijas con la mitad de la cantidad de ADN y diferente información genética que la célula madre.
Ambos procesos de división celular constan de dos divisiones principales:
- Cariocinesis: División del núcleo.
- Citocinesis: División del citoplasma.
Mitosis: División Celular Somática
La mitosis es el proceso por el cual el núcleo celular y su material hereditario se distribuyen de forma exacta y precisa entre dos nuevos núcleos. Se divide en varias fases:
Profase
En el núcleo, los cromosomas se hacen visibles a medida que se condensan, y el nucléolo desaparece. En el citoplasma, las células adquieren una forma más redondeada, los centrosomas viajan a los polos opuestos de la célula, y se forma el huso mitótico. Los cromosomas, ya formados por dos cromátidas hermanas, interaccionan con el huso mitótico a través de los cinetocoros.
Prometafase
Se produce la desaparición de la membrana nuclear, permitiendo que los microtúbulos del huso puedan penetrar en el área nuclear. Los extremos de los microtúbulos forman uniones con los cromosomas a través de los cinetocoros, estructuras proteicas localizadas en los centrómeros (cada cromosoma tiene dos cinetocoros y un centrómero).
Metafase
Esta es una fase breve. Los cromosomas, altamente condensados, se sitúan en el ecuador (parte media) de la célula, formando la placa metafásica. Son desplazados hacia el centro del huso mitótico por el acortamiento y alargamiento de los microtúbulos.
Anafase
Comienza con la rotura de las conexiones entre las cromátidas hermanas a nivel del centrómero. Cada cromátida, ahora considerada un cromosoma individual, es arrastrada hacia un polo opuesto de la célula. Los centrosomas se separan al tiempo que las fibras del huso se acortan. El material hereditario se reparte de forma idéntica en dos partes.
Telofase
Se forman dos núcleos hijos en los polos opuestos de la célula. Las cromátidas comienzan a descondensarse, transformándose nuevamente en cromatina. Los microtúbulos del huso se han liberado de los cinetocoros y la membrana nuclear se reconstituye alrededor de cada conjunto de cromosomas.
Citocinesis: División del Citoplasma
La citocinesis es el proceso de división del citoplasma en dos partes, completando la formación de dos células hijas. Este proceso difiere entre células animales y vegetales:
Células Animales
La división se realiza por estrangulación. Se forma un anillo contráctil de actina y miosina que estrangula la célula desde afuera hacia adentro hasta dividirla en dos.
Células Vegetales
Debido a la presencia de la pared celular rígida, la citocinesis se produce por la formación de una nueva pared celular desde el centro hacia afuera, a partir de vesículas que contienen material de la pared. El resultado final es la transformación de una célula madre en dos células hijas genéticamente idénticas.
Meiosis: División Celular Reduccional
La meiosis es un tipo de división celular en el que una célula diploide (2n) se divide dos veces de manera sucesiva para generar cuatro células haploides (n). Este proceso ocurre exclusivamente en organismos con reproducción sexual y es fundamental para la formación de gametos (células sexuales). Su función principal es reducir el número de cromosomas de las células hijas a la mitad, asegurando que la descendencia mantenga el número cromosómico de la especie tras la fecundación.
Meiosis I: Primera División Meiótica (Reduccional)
En esta primera división, los cromosomas homólogos de una célula diploide se separan, lo que es crucial para generar variabilidad genética. Se compone de las siguientes fases:
Profase I
Es la etapa más larga y compleja de la meiosis, subdividida en cinco subfases:
Leptoteno
Los cromosomas, que antes eran difusos, comienzan a condensarse en filamentos largos dentro del núcleo y se hacen visibles. Cada cromosoma ya está formado por dos cromátidas hermanas estrechamente unidas.
Cigóteno
Se produce el apareamiento de los cromosomas homólogos, un proceso conocido como sinapsis (unión cromosómica). Durante la sinapsis, se forma una estructura proteica llamada complejo sinaptonémico. El complejo de cromosomas homólogos apareados se denomina bivalente o tétrada, ya que está formado por cuatro cromátidas hermanas.
Paquiteno
En esta subfase, ocurre el entrecruzamiento (crossing-over) y la recombinación del material genético entre las cromátidas no hermanas de los cromosomas homólogos. Este intercambio genético es fundamental para aumentar la variabilidad genética entre los individuos de una especie. También se asocia con procesos de reparación de ADN.
Diploteno
Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, pero permanecen unidos en puntos específicos llamados quiasmas. Estos quiasmas son las evidencias visibles del entrecruzamiento y la recombinación que ocurrieron en Paquiteno.
Diacinesis
Los cromosomas continúan condensándose y se observan claramente las cromátidas unidas por un centrómero. Los cromosomas homólogos permanecen unidos por los quiasmas. Se produce el rompimiento de la membrana nuclear, el nucléolo desaparece y se forma el huso meiótico.