División Celular y Células Madre

La división celular

• Es necesaria para el crecimiento y desarrollo de los organismos.
• La división mitótica es la forma más común de división celular en eucariotas, produciendo células hijas genéticamente idénticas a la célula madre.
• Después de la división, las células hijas pueden crecer y dividirse nuevamente, o diferenciarse en células especializadas con funciones específicas.
• El ciclo celular describe la secuencia repetida de división, crecimiento, diferenciación y nueva división.

Células madre

• Se autorenuevan y pueden diferenciarse en varios tipos de células.
• Mantienen la capacidad de dividirse durante toda la vida del organismo.
• Cuando una célula madre se divide, una hija se mantiene como célula madre, mientras la otra se diferencia.

Otras células que se dividen

• Muchas células del cuerpo, especialmente en embriones y jóvenes, se dividen pero se diferencian en uno o dos tipos celulares.
• Por ejemplo, las células del hígado pueden dividirse, pero solo generan más células hepáticas.

Células diferenciadas permanentemente

• Algunas células, como la mayoría de las del corazón y el cerebro, se diferencian y no vuelven a dividirse.
• Sin embargo, estos tejidos contienen algunas células madre que pueden dividirse.

Reproducción asexual

• Bacterias y eucariotas unicelulares se reproducen asexualmente por división celular, creando dos células nuevas a partir de una.
• Algunos organismos multicelulares también se reproducen asexualmente, como la Hydra, que produce brotes que se separan y viven independientemente.

Diferencias entre procariotas y eucariotas en la división celular

• Ambos tipos celulares tienen ciclos de crecimiento, actividad metabólica, replicación del ADN y división.
• Las diferencias principales se encuentran en la organización del ADN, la estructura, tamaño, número y ubicación de los cromosomas.

El ADN en cromosomas eucariotas

• Las células eucariotas tienen un número variable de cromosomas, desde dos hasta más de 1,200 en algunos helechos.
• Los cromosomas eucariotas tienen más ADN que los procariotas.
• Cada cromosoma eucariota está formado por una doble hélice lineal de ADN unida a proteínas.
• El ADN está envuelto alrededor de proteínas llamadas histonas, lo que compacta el ADN y facilita su organización y transporte.

Replicación y separación de cromosomas

• Durante la replicación del ADN, un cromosoma se duplica, formando dos cromátidas hermanas, unidas en el centrómero, que contienen 10 a 50 veces más ADN.
• Durante la división mitótica, las cromátidas hermanas se separan, convirtiéndose en cromosomas independientes, cada uno en una célula hija.

Diploides y haploides

• La mayoría de las células del cuerpo son diploides, con dos copias de cada tipo de cromosoma.
• Los gametos (espermatozoides y óvulos) son haploides, con una sola copia de cada cromosoma.
• La fusión de dos gametos haploides da lugar a una célula diploide.

El ciclo celular eucariota

• Se divide en dos fases principales: interfase y división celular.
• Durante la interfase, la célula crece, adquiere nutrientes y replica su ADN.
• La división celular reparte una copia de cada cromosoma y la mitad del citoplasma a cada célula hija.
• La interfase se divide en tres fases: G1, S y G2.

La división mitótica

• Ocurre en todos los organismos eucariotas.
• Es el mecanismo de reproducción asexual de las células eucariotas, incluyendo organismos unicelulares y multicelulares.
• Permite el crecimiento de un individuo a partir de un óvulo fecundado y la renovación de tejidos.

La división meiótica

• Ocurre durante la reproducción sexual.
• Produce células haploides (gametos) con una sola copia de cada cromosoma.
• La fusión de dos gametos haploides crea un descendiente único genéticamente.

Fases de la mitosis

• Profase: Los pares de centríolos se separan y migran a los polos opuestos de la célula. Se forma el huso mitótico con microtúbulos que irradian desde los polos.
• Metafase: Los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula, unidos a los microtúbulos del huso por los cinetocoros.
• Anafase: Las cromátidas hermanas se separan y se mueven hacia los polos opuestos de la célula, impulsadas por el alargamiento de los microtúbulos del huso.
• Telofase: Los cromosomas llegan a los polos, se descondensan y se forma la envoltura nuclear alrededor de cada núcleo.
• Citocinesis: El citoplasma se divide, separando las dos células hijas.

Control del ciclo celular

• Se controla por una serie de proteínas llamadas cinasas dependientes de ciclinas (CDK).
• La actividad de las CDK se regula por la unión a proteínas llamadas ciclinas, que varían en concentración durante el ciclo celular.
• Los factores de crecimiento estimulan la célula en fase G1 a sintetizar ciclinas, lo que activa las CDK y permite la entrada en fase S.
• Los puntos de control o verificación regulan el progreso del ciclo celular en tres puntos: G1 a S, G2 a mitosis y metafase a anafase.

Reproducción sexual

• Combina genes de dos progenitores para producir descendientes genéticamente únicos.
• Las mutaciones producen alelos, formas alternativas de un gen que generan variaciones en estructura o función.
• La reproducción sexual combina alelos diferentes de los progenitores en un solo descendiente.
• La meiosis es el proceso de división celular que produce células haploides.

Meiosis

• Profase I: Los cromosomas homólogos se unen en pares y se produce el entrecruzamiento, intercambio de segmentos de ADN entre ellos.
• Metafase I: Los pares de cromosomas homólogos se alinean en el ecuador de la célula.
• Anafase I: Los cromosomas homólogos se separan y se mueven hacia los polos opuestos de la célula.
• Telofase I: Los cromosomas llegan a los polos y se forma la envoltura nuclear alrededor de cada núcleo. Se produce la citocinesis.
• Meiosis II: Es similar a la mitosis, pero con un número haploide de cromosomas. Las cromátidas hermanas se separan durante la anafase II, produciendo cuatro células haploides.

Ciclos de vida eucariotas

• Los ciclos de vida de los eucariotas varían en la duración del estado haploide y diploide.
• Los ciclos haploides son dominados por células haploides, con la reproducción asexual por mitosis y la fusión de células reproductivas haploides para formar un cigoto diploide.
• Los ciclos diploides son dominados por células diploides, con la formación de gametos haploides por meiosis y la fusión de estos para crear un cigoto diploide.
• La alternancia de generaciones describe los ciclos de vida de las plantas, que tienen etapas multicelulares haploides y diploides.

La importancia de la división celular y la reproducción sexual

• La división celular es esencial para el crecimiento, la reparación y la reproducción de los organismos.
• La reproducción sexual proporciona variabilidad genética en la descendencia, lo que les permite adaptarse a ambientes cambiantes y generar nuevas especies.

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