El Ciclo Celular: Interfase y División

El ciclo celular es el conjunto de etapas por las que pasa una célula desde su formación hasta su división en dos células hijas. La mayor parte de este ciclo corresponde a la interfase, el período entre dos mitosis sucesivas. Durante la interfase, la célula crece, realiza una intensa actividad metabólica y duplica su material genético para prepararse para la división.

El Núcleo en Interfase

Durante la interfase, la célula está muy activa: expresa su información genética y duplica el ADN para asegurar que las células hijas reciban el mismo material genético. La forma del núcleo varía: suele ser esférica en células animales (generalmente centrado) y ovoide en células vegetales (desplazado por las vacuolas).

Los componentes del núcleo interfásico son:

• Envoltura nuclear: Es una doble membrana con poros que permiten el intercambio selectivo de moléculas (como ARN y proteínas) entre el núcleo y el citoplasma.
• Cromatina: Está formada por ADN asociado a proteínas, principalmente histonas. Puede presentarse como eucromatina (forma activa y menos compacta) o heterocromatina (forma inactiva y más densa).
• Nucleolos: Son zonas densas dentro del núcleo donde se sintetiza el ARN ribosómico (ARNr), componente esencial de los ribosomas.
• Nucleoplasma: Es la sustancia interna y fluida del núcleo, donde se encuentran la cromatina y los nucleolos.
• Lámina nuclear: Es una red de proteínas adherida a la cara interna de la envoltura nuclear que proporciona soporte estructural y ayuda a organizar el ADN.

Fases de la Interfase

La interfase se divide en tres fases principales:

• Fase G₁ (Gap 1): La célula aumenta de tamaño y sintetiza las proteínas y orgánulos necesarios para su crecimiento. Algunas células especializadas pueden entrar en una etapa de reposo llamada fase G₀, donde no se dividen (como ocurre con muchas neuronas maduras).
• Fase S (Síntesis): En esta etapa crucial, se duplica el ADN. Además, se sintetizan nuevas histonas. Como resultado, cada cromosoma queda compuesto por dos cromátidas hermanas idénticas, unidas por el centrómero.
• Fase G₂ (Gap 2): Es una fase relativamente breve. La célula continúa creciendo, duplica los centriolos (en células animales) y sintetiza las proteínas necesarias para la mitosis, como la tubulina. Esta fase finaliza cuando los cromosomas comienzan a condensarse.

Mitosis: División del Núcleo Celular

La mitosis es el proceso de división nuclear en el que una célula madre diploide (2n) da lugar a dos células hijas genéticamente idénticas. Se divide en las siguientes fases:

1. Profase

Se inicia con la lenta condensación de la cromatina hasta formar cromosomas definidos y visibles. El nucleolo desaparece. Cada cromosoma, duplicado en la fase S, está formado por dos cromátidas hermanas unidas.

2. Prometafase

Comienza con la desintegración de la membrana nuclear. Los microtúbulos del huso mitótico pueden entrar en la región nuclear y unirse a los centrómeros de los cromosomas. En los centrómeros se forman complejos proteicos llamados cinetocoros, a los que se unen algunos microtúbulos del huso, que pasarán a llamarse microtúbulos cinetocóricos. El resto de los microtúbulos se denominan polares.

3. Metafase

El huso mitótico se extiende entre los dos polos de la célula. Los microtúbulos cinetocóricos empujan los cromosomas lenta y progresivamente hasta situarlos en el plano medio de la célula, formando la placa metafásica o ecuatorial. Cada una de las cromátidas de un cromosoma queda orientada hacia un polo opuesto.

4. Anafase

Las dos cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan simultáneamente y se desplazan hacia los polos opuestos, arrastradas por los microtúbulos cinetocóricos que se acortan. La separación empieza por el centrómero y ocurre de forma sincronizada en todos los cromosomas de la placa metafásica. A su vez, los microtúbulos polares se alargan, separando cada vez más los dos polos de la célula. La anafase finaliza cuando los cromosomas (ahora cromosomas hijos individuales) llegan a los polos.

5. Telofase

Las cromátidas hermanas (ahora cromosomas completos) llegan a los polos y los microtúbulos cinetocóricos desaparecen, mientras que los polares se alargan aún más. Los nucleolos reaparecen y las cromátidas se descondensan. Alrededor de cada grupo de cromosomas se forma una nueva membrana nuclear, a partir del retículo endoplasmático, creando dos núcleos distintos en la célula.

Citocinesis: División del Citoplasma

Es la última etapa de la fase M. El citoplasma y sus orgánulos se dividen equitativamente entre las dos células hijas. En las células animales, se produce por un estrangulamiento (anillo contráctil) que divide en dos a la célula madre.

Meiosis: Formación de Células Haploides

La meiosis es una división celular especial que permite formar células haploides (n) a partir de células diploides (2n). Es fundamental en la reproducción sexual, ya que asegura que los gametos (óvulos y espermatozoides) tengan la mitad del número de cromosomas. Al unirse durante la fecundación, se restablece el número diploide característico de la especie.

La meiosis consta de dos divisiones consecutivas:

Primera División Meiótica (Reduccional)

• Profase I: Es la fase más larga y compleja. Los cromosomas homólogos se aparean (sinapsis) y ocurre el entrecruzamiento o crossing-over, que es el intercambio de fragmentos de ADN entre cromátidas no hermanas. Este proceso genera nueva variabilidad genética.
• Metafase I: Los pares de cromosomas homólogos se alinean en el ecuador de la célula (placa metafásica).
• Anafase I: Los cromosomas homólogos de cada par se separan y se dirigen hacia polos opuestos de la célula. Las cromátidas hermanas de cada cromosoma permanecen unidas.
• Telofase I: Se forman dos núcleos haploides, cada uno con cromosomas aún duplicados (formados por dos cromátidas). Posteriormente, se divide el citoplasma (citocinesis).

Segunda División Meiótica (Ecuacional)

Es muy similar a una mitosis. Su objetivo es separar las cromátidas hermanas de cada cromosoma.

• Profase II: Se condensan los cromosomas y se forma el huso.
• Metafase II: Los cromosomas se alinean en la placa ecuatorial.
• Anafase II: Las cromátidas hermanas se separan y se mueven hacia polos opuestos.
• Telofase II: Se forman los núcleos en los polos y se descondensan los cromosomas.

El resultado final de la meiosis son cuatro células hijas haploides, cada una con la mitad de cromosomas que la célula original y genéticamente distintas entre sí y a la célula madre.

Gametogénesis: Formación de Gametos

Es el proceso de formación de gametos a través de la meiosis. Se divide en las siguientes fases:

1. Fase de Multiplicación: En las gónadas masculinas y femeninas, las células germinales diploides (espermatogonias y ovogonias) se multiplican por mitosis.
2. Fase de Crecimiento: Algunas de estas células crecen y se transforman en espermatocitos y ovocitos primarios (diploides), que se preparan para la meiosis.
3. Fase Meiótica: Los ovocitos y espermatocitos primarios entran en meiosis.

• En mujeres, de un ovocito primario solo un producto haploide se convierte en un ovocito secundario (que madurará en un óvulo), mientras que las otras células, llamadas corpúsculos polares, degeneran. La producción de ovocitos primarios cesa antes del nacimiento, y estos quedan detenidos en Profase I durante años. A partir de la pubertad, uno completa periódicamente su transformación.
• En hombres, cada espermatocito primario produce dos espermatocitos secundarios tras la primera división, y cuatro espermátidas haploides tras la segunda. Este proceso ocurre continuamente durante la vida adulta.

Fase de Diferenciación (Espermiogénesis): El óvulo apenas sufre modificaciones, pero las espermátidas se transforman en espermatozoides, desarrollando una cabeza, pieza intermedia y cola.

El tiempo que dura la meiosis depende de la especie y del sexo. En humanos, la formación de espermatozoides dura unos 24 días. En cambio, la formación de óvulos comienza en la fase embrionaria (3-8 meses), se detiene en Profase I hasta la pubertad, y luego madura un óvulo en cada ciclo menstrual hasta la Metafase II, no completándose la meiosis hasta que ocurre la fecundación.

El Cariotipo y las Alteraciones Cromosómicas

El cariotipo es el conjunto completo de parejas de cromosomas de una célula, clasificados según su forma, tamaño y patrón de bandas. Para establecer el cariotipo, se utilizan células en división (metafase), que es el momento de máxima condensación de los cromosomas. Se realizan micrografías que después se recortan y ordenan.

Métodos de Tinción

El método de tinción Giemsa es uno de los más comunes. Tiñe los cromosomas de forma diferencial, creando un patrón de bandas oscuras (bandas G) y claras. La tinción varía según la composición química del ADN, permitiendo que unas áreas retengan el colorante y otras no. Los cromosomas homólogos presentan el mismo patrón de bandas, lo que facilita su identificación y emparejamiento.

Células Somáticas y Reproductoras

Las células somáticas, que componen el cuerpo, son diploides (2n), lo que significa que sus cromosomas se pueden agrupar en parejas de homólogos. En la especie humana, hay 23 pares: 22 pares de autosomas y 1 par de cromosomas sexuales (XX en mujeres, XY en hombres). Las células reproductoras o gametos son haploides (n), ya que contienen solo un cromosoma de cada par.

Síndromes Cromosómicos

Son alteraciones en el número o estructura de los cromosomas. Algunos ejemplos son:

• Síndrome de Edwards: Trisomía del par 18.
• Síndrome de Patau: Trisomía del par 13.
• Síndrome del Triple X: Trisomía del par sexual (XXX), afecta a mujeres.
• Síndrome de Turner: Monosomía del par sexual (X0), afecta a mujeres.
• Síndrome del Duplo Y: Trisomía del par sexual (XYY), afecta a hombres.
• Síndrome de Klinefelter: Trisomía del par sexual (XXY), afecta a hombres.

Etiquetas: Ciclo celular, interfase, meiosis, mitosis