LA REPRODUCCIÓN CELULAR | BIOLOGÍA

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LA REPRODUCCIÓN CELULAR | BIOLOGÍA

PREGUNTAS FRECUENTES SOBRE LA REPRODUCCIÓN CELULAR

¿Cuál es la célula que no se puede reproducir?

La mitosis es cómo células somáticas – o células que no se reproducen – se dividen. Las células somáticas conforman la mayoría de los tejidos y órganos de tu cuerpo, incluyendo la piel, músculos, pulmones, intestinos y células ciliadas.

Reproducción

LA REPRODUCCIÓN CELULAR |  BIOLOGÍA

Ciclo celular

El ciclo celular comprende toda una serie de acontecimientos o etapas que tienen lugar en la célula durante su crecimiento y división. Una célula pasa la mayor parte de su tiempo en la etapa llamada interfase, y durante este tiempo crece, duplica sus cromosomas y se prepara para una división celular. Una vez terminada la etapa de interfase, la célula entra en la mitosis y completa su división. Las células resultantes, llamadas células hijas, empiezan sus respectivas etapas de interfase y empiezan así una nueva serie de ciclos celulares.

El ciclo celular es el nombre con el que se conoce el proceso mediante el cual las células se duplican y dan lugar a dos nuevas células. El ciclo celular tiene distintas fases, que se llaman G1, S, G2 y M. La fase G1 es aquella en que la célula se prepara para dividirse. Para hacerlo, entra en la fase S, que es cuando la célula sintetiza una copia de todo su ADN.

Una vez se dispone del ADN duplicado y hay una dotación extra completa del material genético, la célula entra en la fase G2, cuando condensa y organiza el material genético y se prepara para la división celular. El siguiente paso es la fase M, cuando tiene lugar la mitosis. Es decir, la célula reparte las dos copias de su material genético entre sus dos células hijas. Después de haber completado la fase M, se obtienen dos células (de donde había sólo una) y el ciclo celular empieza de nuevo para cada una de ellas.

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Fases del ciclo celular

• Fase G1. Durante esta fase la célula crece y sintetiza algunos componentes que va a necesitar más adelante, por ejemplo más orgánulos.
• Fase S. Tiene lugar la duplicación del material genético de la célula. En la fase anterior la célula tenía dos copias de cada cromosoma (una de la madre y otra del padre), pero cuando pasa por la fase S se duplica todo el ADN, por tanto pasa a tener cuatro copias de cada cromosoma (dotación 4n).
• Fase G2. Como se acaba de duplicar el ADN, la célula presenta el doble de material genético. Durante esta fase la célula se prepara para la división celular, continúa creciendo y sintetizando orgánulos. Además distribuye su contenido para que se separe equitativamente cuando la célula se divida.

Al conjunto de las fases mencionadas anteriormente se le denomina interfase. Una vez llega a G2, el siguiente paso para la célula es dividirse.

• Fase M. En esta fase tiene lugar la división celular. Para el crecimiento y desarrollo, así como para la renovación de los tejidos las células se dividen por mitosis. Es decir, a partir de una célula madre se obtienen dos células hijas con el mismo contenido genético. Sin embargo, la generación de los gametos ocurre por meiosis. Un precursor de gametos al dividirse da lugar a 4 células con la mitad de contenido genético, y diferentes entre sí.

Después de la fase M las células hijas pueden entrar en fase G1 y seguir preparándose para su división, o pueden entrar en la fase G0, en cuyo caso no se dividen. La fase G0 es como un estado de reposo en cuanto a la división, pero la célula sí que realiza sus funciones en el tejido en el que se encuentra. Una vez en G0, algunas células pueden volver a entrar en el ciclo y seguir dividiéndose, pero otras permanecen en G0 indefinidamente.

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El ADN se compone de moléculas llamadas nucleótidos. Cada nucleótido contiene un grupo fosfato, un grupo azúcar y una base de nitrógeno. Los cuatro tipos de bases de nitrógeno son la adenina (A), timina (T), guanina (G) y citosina (C). El orden de estas bases es lo que determina las instrucciones del ADN o código genético. Similar a la forma en que el orden de las letras en el alfabeto se puede utilizar para formar una palabra, el orden de bases nitrogenadas en una secuencia de ADN forma los genes, que en el lenguaje de la célula indica cómo hacer proteínas. Otro tipo de ácido nucleico, el ácido ribonucleico o ARN, traduce la información genética del ADN en proteínas.

Todo el genoma humano contiene aproximadamente 3 mil millones de bases y unos 20.000 genes.

Los nucleótidos están unidos entre sí para formar dos cadenas largas en espiral para crear una estructura llamada doble hélice. Si se piensa en esta doble hélice como una escalera, las moléculas de fosfato y azúcar serían los lados, mientras que las bases serían los peldaños. Las bases en una hebra se unen con las bases de la otra, la adenina hace pareja con la timina y la guanina con la citosina.

Las moléculas de ADN son largas, tan largas que de hecho no pueden encajar en las células sin el embalaje adecuado. Para encajar dentro de las células, el ADN está enrollado formando las estructuras que llamamos cromosomas. Cada cromosoma contiene una sola molécula de ADN. Los seres humanos tienen 23 pares de cromosomas, que se encuentran dentro del núcleo de la célula.

Estructura y funciones del ARN

Tanto el ADN como el ARN están formados por una cadena de unidades conocidas como monómeros, que se repiten y se denominan nucleótidos. Los nucleótidos están unidos entre sí por enlaces de fosfodiéster cargado negativamente. Cada uno de estos nucleótidos se compone de:

• Una molécula de azúcar pentosa (azúcar de 5 carbonos) llamada ribosa (distinta de la desoxirribosa del ADN).
• Un grupo fosfato (sales o ésteres de ácido fosfórico).
• Una base nitrogenada: adenina, guanina, citosina o uracilo (en esto último se diferencia del ADN, que presenta Timina en lugar de Uracilo).

Estos componentes se organizan en base a tres niveles estructurales:

• Nivel primario. Consiste en la secuencia lineal de nucleótidos que definen las siguientes estructuras.

• Nivel secundario. El ARN se pliega sobre sí mismo debido al apareamiento intramolecular de bases. La estructura secundaria es la forma que adquiere durante el plegado: en hélice, bucle, bucle en horquilla, bucle múltiple, bucle interno, protuberancia, pseudonudo, etc.

• Nivel terciario. Aunque el ARN no forma una doble hélice como el ADN en su estructura, sí suele formar una hélice simple como estructura terciaria, a medida que sus átomos interactúan con el espacio circundante.

Función del ARN

El ARN cumple con numerosas funciones. La más importante es la síntesis de proteínas, en la que copia el orden genético contenido en el ADN para emplearlo de patrón en la fabricación de proteínas y enzimas y diversas sustancias necesarias para la célula y el organismo. Para ello acude a los ribosomas, que operan como una suerte de fábrica molecular de proteínas, y lo hace siguiendo el patrón que le imprime el ADN.

Reproducción celular

Se conoce como reproducción celular o división celular a la etapa del ciclo celular en la que cada célula se divide para formar dos células hijas distintas. Es un proceso que se da en todas las formas de vida y que garantiza la perpetuidad de su existencia, así como el crecimiento, la reposición de tejidos y la reproducción en los seres pluricelulares.

La célula es la unidad básica de la vida. Cada célula, como los seres vivos, tiene un tiempo de vida durante el que crece, madura y se reproduce y muere.

Existen diversos mecanismos biológicos de reproducción celular, es decir, que permiten generar células nuevas, replicando su información genética y permitiendo que el ciclo vuelva a empezar.

En determinado momento de la vida de los seres vivos, sus células dejan de reproducirse (o comienzan a hacerlo de manera menos eficiente) y empiezan a envejecer. Hasta que eso ocurre, la reproducción celular tiene el propósito de mantener o incrementar la cantidad de células que existen en un organismo.

En los organismos unicelulares, la reproducción celular crea un organismo totalmente nuevo. Esto generalmente ocurre cuando la célula ha alcanzado un tamaño y volumen determinados, que suelen disminuir la efectividad de sus procesos de transporte de nutrientes y, así, resulta mucho más efectiva la división del individuo.

Fases e importancia de la mitosis

En reproducción celular de tipo mitosis, encontramos las siguientes fases:

• Interfase. La célula se prepara para el proceso de reproducción, duplicando su ADN y tomando las medidas internas y externas pertinentes para enfrentar con éxito el proceso.
• Profase. La envoltura nuclear comienza a romperse (hasta disolverse paulatinamente). Se condensa todo el material genético (ADN) y forma cromosomas. Se duplica el centrosoma y cada uno se desplaza hacia uno de los extremos de la célula, donde se forman microtúbulos.
• Metafase. Los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula. Cada uno de ellos ya se ha duplicado en la interfase, por lo que en este momento se separan las dos copias.
• Anafase. Los dos grupos de cromosomas (que son idénticos entre sí) se alejan gracias a los microtúbulos hacia los polos opuestos de la célula
• Telofase. Se forman dos nuevas envolturas nucleares. Desaparecen los microtúbulos.
• Citocinesis. La membrana plasmática estrangula la célula y la divide en dos.

Fases e importancia de la meiosis

En la meiosis una célula produce cuatro células, cada una con la mitad de cromosomas.

En la reproducción de tipo meiosis, se procede luego a una nueva bipartición de las células hijas, para obtener así cuatro células haploides.

La meiosis involucra dos fases diferenciadas: meiosis I y meiosis II. Cada una de ellas está compuesta por diversas etapas: profase, metafase, anafase y telofase. La meiosis I se distingue de la meiosis II (y de la mitosis) porque su profase es muy larga y en su transcurso los cromosomas homólogos (idénticos porque provienen uno de cada progenitor) se aparean y recombinan para intercambiar material genético.

Meiosis I.  Conocida como fase reductiva, resulta en dos células con la mitad de la carga genética (n).

• Profase I.

  Está compuesta por varias etapas. En la primera etapa el ADN se condensa en cromosomas. Luego, los cromosomas homólogos se aparean formando una estructura característica llamada complejo sinaptonémico, donde se produce el entrecruzamiento y la recombinación génica. Por último, los cromosomas homólogos se separan y la envoltura del núcleo desaparece.

• Metafase I.Cada cromosoma, compuesto por dos cromátidas cada uno, se alinea sobre el plano medio de la célula y se une a los microtúbulos del huso acromático.

• Anafase I. Los cromosomas homólogos apareados se separan y se mueven hacia polos opuestos. Cada polo recibe una combinación aleatoria de cromosomas maternos y paternos, pero solo un miembro de cada par homólogo está presente en cada polo. Las cromátidas hermanas permanecen unidas a sus centrómeros.
• Telofase I. Uno de cada par de cromosomas homólogos está en cada polo. Se forma nuevamente la membrana nuclear. Cada núcleo contiene el número de cromosomas haploides, pero cada cromosoma es un cromosoma duplicado (consiste en un par de cromátidas). Ocurre la citocinesis, que resulta en dos células hijas haploides.

Meiosis II. Es la fase duplicativa: se dividen las células provenientes de la meiosis I, lo que resulta en la duplicación del ADN.

• Profase II. Los cromosomas se condensan. La envoltura del núcleo desaparece.
• Metafase II. Los cromosomas se alinean sobre los planos medios de sus células.
• Anafase II. Las cromátidas se separan y se mueven hacia polos opuestos.

• Telofase II. Las cromátidas que llegan a cada polo de la célula son ahora los cromosomas. Las envolturas nucleares se forman de nuevo, los cromosomas gradualmente se alargan para elaborar fibras de cromatina, y ocurre la citocinesis. Las dos sucesivas divisiones de meiosis producen cuatro núcleos haploides, cada uno con un cromosoma de cada tipo. Cada célula haploide resultante tiene una diferente combinación de genes.

Reproducción a nivel de organismo

La directa consiste en la interacción física de los dos organismos en donde los aparatos reproductores están en contacto. Un ejemplo claro de ese tipo de reproducción son los mamíferos (como los leones), en donde los machos realizan un ritual de apareamiento para atraer a la hembra y de este modo conseguir el cruzamiento entre los dos organismos.

La reproducción sexual indirecta no implica una interacción física entre los dos organismos de la misma especie, pero entonces, ¿cómo ocurre? Verás, este tipo de reproducción es mayormente utilizado por organismos que viven en el agua o por las plantas. Debido a que estos tienen muy poco o no nulo movimiento, estos organismos expulsan al ambiente sus células sexuales. Cuando estas células se encuentren con las células sexuales del otro género ocurre la fertilización, generando nuevos organismos. Un ejemplo claro de esto son las estrellas de mar, que viven en sustratos donde no tienen tanto movimiento, por lo que optan por expulsar sus gametos.

Aspectos generales de la reproducción asexual

La reproducción asexual necesita un único progenitor para, después de sucesivas mitosis, poder engendrar una enorme población de descendientes, todos exactamente idénticos. Pero si el medio ambiente sufre variaciones bruscas y se vuelve hostil, lo más probable es que todos ellos mueran, si no poseen la información genética necesaria para adaptarse a la nueva situación.

Por el contrario, la meiosis genera cuatro gametos diferentes, gracias al intercambio de información que se produce entre los cromosomas homólogos. Cada una de estas células sexuales, tanto los óvulos como los espermatozoides, tienen un contenido genético diferente, diferente entre sí y diferente del de la célula progenitora. Cuando se produce la fecundación, dos gametos de distinto sexo, se unen para originar un cigoto que será diferente de los dos progenitores

Aspectos generales de la reproducción sexual

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