2.4. Célula eucariótica. Función de reproducción.

2.4. Célula eucariótica. Función de reproducción.

Las células se dividen, dando lugar a nuevas células con idéntico material genético que la célula originaria.

En los seres unicelulares esta división tiene como consecuencia un aumento de individuos de la población.

En los seres pluricelulares, en cambio, las células se dividen para a partir de una única célula singular, el zigoto , dar lugar a tejidos diferenciados formados por células especializadas, que como acabamos de ver llegarán a constituir un individuo adulto. En este caso la división celular es necesaria para que sea posible el crecimiento de un organismo y para que se repongan las células dañadas o gastadas del mismo. Las nuevas células formadas son idénticas entre sí y la célula madre, poseyendo la misma estructura y función que ésta.

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2.4.1. El ciclo celular: interfase y división celular.

El ciclo celular o ciclo vital de una célula comprende el período de tiempo que va desde que se forma la célula, es decir, desde que nace, hasta que se divide, dando lugar a nuevas células.

En un ciclo celular se diferencian dos etapas, fácilmente distinguibles si se observa la célula con un microscopio: una etapa inicial de larga duración, en que la célula presenta núcleo, denominada interfase , y una etapa final corta, en que la célula presenta cromosomas, denominada división, ya que la célula acaba dando lugar a dos células hijas. Al final de la interfase es cuando se realiza la duplicación del ADN. Esto permite que luego, durante la división, cada célula hija pueda recibir la misma cantidad de ADN (el mismo número de cromosomas) que tenía la célula madre.

La interfase, o etapa de no división, consta de tres fases denominadas G1, S y G2. En ellas el núcleo celular no cambia de forma y se denomina núcleo interfásico. La etapa de división consta de una sola fase denominada fase M (M de mitosis). En ella el núcleo se desintegra y en su lugar aparecen los cromosomas. Comprende la división del núcleo o mitosis, también denominada cariocinesis, y la división del citoplasma o citocinesis.

Las fases G1, S y G2 son períodos bioquímicamente muy activos, ya que en ellos se produce la síntesis de todas las sustancias propias de la célula, incluido el ADN, pero en los que no hay repartición de ADN. Al contrario, en la fase M, la síntesis bioquímica es mínima, y la actividad celular está casi exclusivamente centrada en el reparto del ADN entre las dos células hijas. La fase M sólo dura una décima parte, o incluso menos, del total del ciclo celular. Si éste, por ejemplo, fuera de 24 horas, la fase M duraría sólo una o dos horas.

Ciclo celular. Fases del ciclo celular (A). Cambios en el contenido de ADN en función del tiempo durante el ciclo celular (B).

INTERFASE.

Se denomina así al período que transcurre entre dos divisiones sucesivas. Se compone de varias fases:

- G1: en esta etapa, comprendida entre la división y la síntesis de ADN, la célula lleva a cabo procesos biosintéticos de material celular, fundamentalmente la síntesis de proteínas y la reparación del ADN: Algunas células permanecen en estado de reposo y no se dividen: en este caso, la fase se denomina G0 (que equivaldría a la fase G1). El período de transición entre las fases G 1 y S recibe el nombre de punto de restricción .

- S : en esta etapa tiene lugar la duplicación del ADN (síntesis de histonas y ADN).

- G2 : es la última etapa de preparación para la división celular y en ella se llevan a cabo distintos procesos biosintéticos. Al final de esta etapa, el ADN, ya duplicado, empieza a condensarse.

La duración del período de interfase es menor en los protistas, que se dividen con más rapidez. En los organismos pluricelulares, sin embargo, hay diferencias, dependiendo del tejido; por ejemplo, las neuronas o los glóbulos rojos de la sangre dejan de dividirse cuando el individuo llega a la madurez (permanecen indefinidamente en la fase G0), mientras que las células epiteliales se dividen durante toda la vida del organismo.

En el control del ciclo celular intervienen diversos factores:

- Regulación enzimática. El principal punto de control es el paso de G1 a S (punto de restricción), regulado por el ensamblaje de dos tipos de proteínas (proteínas de disparo o ciclinas y quinasas dependientes de las mismas).

- Factores de crecimiento. Activan genes cuyos productos están implicados en la proliferación celular, entre ellos protooncogenes que inducen el paso de células en reposo a la fase S y la división celular. Los protooncogenes son genes celulares normales que pueden experimentar, sin embargo, cambios en su secuencia génica o en sus mecanismos de regulación y convertirse en oncogenes (genes implicados en el desarrollo tumoral).

- Otros factores, como el tamaño celular, el contacto con otras células o con el sustrato, la temperatura o la edad, influyen también en la duración del ciclo celular.

Tras un numero limitado de divisiones, las células mueren par mantener el buen funcionamiento  del organismo; es lo que se denomina apoptosis o muerte celular programada. Sólo las células cancerosas escapan a esta muerte y se dividen de forma incontrolada poniendo en peligro la vida del organismo al que pertenecen.

LA DIVISIÓN CELULAR

La división celular o fase M del ciclo celular es el proceso mediante el cual, a partir de una célula madre, aparecen dos células hijas con idéntica dotación cromosómica que la progenitora. La división celular comprende la división del núcleo o mitosis, también denominada cariocinesis, y la división del citoplasma o citocinesis. En un ciclo celular de 24 horas esta fase duraría de una a dos horas.

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2.4.2. Mitosis: etapas y significado biológico de la mitosis.

El término mitosis en sentido estricto se refiere solamente a la división del núcleo. Como resultado de este proceso el núcleo de la célula madre da lugar a dos núcleos, que reciben el mismo número de cromosomas de cada tipo que poseía la célula madre. Generalmente la división del núcleo es seguida por la división del citoplasma o citocinesis, formándose así a partir de una célula madre dos células hijas con idéntico material genético.

La mitosis, aunque es un proceso continuo, lo podemos dividir en cuatro fases sucesivas, que poseen características diferentes y cuya duración es distinta para cada una de ellas. De acuerdo con la secuencia en que se producen reciben los nombres de profase , metafase, anafase y telofase. 

Estas fases son compartidas tanto por las células vegetales como por las animales, aunque debido a que las células vegetales no poseen centríolos se producen algunas pequeñas alteraciones en la formación de una célula mitótica. Las descripciones y los dibujos que aparecen en los párrafos siguientes se refieren a la división de una célula animal, es decir una célula provista de centríolos.

ETAPAS DE LA MITOSIS

Cuadro general de todas las etapas o fases de la mitosis y cariocinesis por estrangulación

SIGNIFICADO BIOLOGICO DE LA MITOSIS.

La mitosis es un proceso, común a todo tipo de células eucarióticas, mediante el cual se garantiza que las células hijas tengan los mismos cromosomas que la célula madre y, por tanto, la misma información genética.

En los organismos pluricelulares es necesario que, durante su crecimiento y desarrollo, las nuevas células que se forman tengan la misma información genética (los mismos cromosomas) que el resto de células del organismo. De igual forma, cuando se reparan los tejidos dañados las nuevas células deben ser idénticas a las que reemplazan. La mitosis asegura que esto sea así.

En la reproducción asexual, los hijos son idénticos a los padres puesto que son producidos como resultado de la división celular por mitosis. Como consecuencia, la descendencia tiene las mismas ventajas y desventajas que los padres para sobrevivir en un medio. Los descendientes producidos por reproducción asexual forman un clon.

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2.4.3. Citocinesis en células animales y vegetales.

La división del citoplasma se inicia habitualmente en la telofase. Se produce  un reparto del citoplasma y los orgánulos celulares (algunos de los cuales, como las mitocondrias y los cloroplastos, se han dividido previamente), y la célula  comienza a sufrir una constricción en la zona ecuatorial (surco de división).

En las células ANIMALES, la formación del surco de división implica una expansión de la membrana en esta zona y una contracción progresiva causada por un anillo periférico contráctil de microfilamentos de actina y miosina. Este anillo producirá, finalmente, la separación de las dos células hijas por estrangulación del citoplasma.

          En las células VEGETALES, el proceso es diferente, ya que la citocinesis no se produce por estrangulamiento, sino por la acumulación de vesículas procedentes del complejo de Golgi, que contienen elementos de la pared celular, en la zona media de la célula. Posteriormente, las vesículas se fusionan y entran en contacto con las paredes laterales de la célula parental. De esta forma se origina un tabique o fragmoplasto que dará lugar a las membranas de las dos células hijas, separadas por la lámina media, en el ecuador de la célula. Por último, se depositará la pared primaria y, en algunos casos, la pared secundaria, dependiendo del tipo celular.

Existen diferentes tipos de producirse la citocinesis, que podemos ver en el siguiente cuadro:

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