El Ciclo Celular y sus Fases

• La célula crece, duplica sus estructuras y se divide en el ciclo celular.
• Las células hijas reciben equitativamente las estructuras duplicadas en el ciclo celular.

Etapas del Ciclo Celular

• Fase M: Generación de dos células geneticamente iguales en 5 fases
• Fase G1: Crecimiento celular, inicia al desaparecer el nucleolo y hay condenzación del material genético.
• Fase G0: Células maduras entran en periodo de "espera" o células madre, sin crecimiento celular y en algunos casos, vuelven a entrar al ciclo.
• Fase S: Se duplica el material genético y se duplican los centrosomas.
• Fase G2: Segunda fase de crecimiento, síntesis de organelos y proteínas, con organización de los componentes.
• La mitosis comprende la Profase, metafase, anafase y telofase.

Fases Principales del Ciclo Celular

• Duración media en horas de las etapas del ciclo celular en diversos tipos de células: Célula media mamífero (G1:5, S:7, G2:3, Mitosis:1), Epitelio intestinal del ratón (G1:9, S:7, G2:1-5, Mitosis:1), Fibroblastos de ratón (cultivo) (G1:6, S:8, G2:5, Mitosis:0.5-2)

Interfase

• Período del ciclo celular que inicia con la vida de la célula y termina con la división.
• Se divide en tres etapas: G1, S y G2.
• G1: Etapa variable del ciclo celular, depende de las condiciones fisiológicas de la célula.
• S: Etapa de replicación o síntesis del ADN y de las histonas, relativamente constante en el ciclo celular.
• G2: Periodo entre el final de la fase S y el inicio de la división celular, relativamente constante en el ciclo.

Mitosis

• Fase M: Condensación, separación y migración de cromosomas, división del citoplasma y membrana celular incluyendo la profase, metafase, anafase y telofase.
• La mitosis es nuclear, los cromosomas replicados se segregan en dos núcleos hijos, acompañada de la citocinesis (división del citoplasma y separación física de las dos células hijas).
• Flemming describió el proceso mitótico en 1882.
• Generalmente dura menos de una hora.
• La célula separa su información genética en dos grupos idénticos.
• La célula se ocupa principalmente de la segregación cromosómica y prácticamente detiene el metabolismo, la transcripción y la traducción.
• La mitosis se caracteriza por la condensación y segregación cromosómica que pueden visualizarse en microscopio.
• Los cromosomas se replican durante la fase S del ciclo celular.
• Al iniciar la división celular en humanos, cada uno de los 46 cromosomas replicados tendrá dos cromátidas unidas por el centrómero, cada una representando un cromosoma funcional.
• Cada cromátida hermana de un cromosoma segrega una célula hija, igual que las otras 45.
• El "grupo" diploide de 46 cromosomas integra la nueva célula.
• El movimiento cromosómico es mediado por una estructura compuesta primordialmente por microtúbulos, el huso mitótico.
• El huso mitótico alinea a los cromosomas replicados y condensados en el centro de la célula, posicionando las cromátidas hermanas con cinetocoro, cada uno apuntando hacia un polo.

Profase

• Transición de interfase a mitosis.
• Inicia con la detección de los cromosomas como filamentos delgados.
• La cromatina se condensa para formar cromosomas, se forma el huso mitótico y desaparece la envoltura nuclear en esta etapa.
• Cada cromosoma está compuesto por 2 moléculas de ADN denominadas cromátidas después de la duplicación del ADN en la fase S.
• Las cromátidas se hacen más cortas y gruesas al avanzar la profase.
• Los centrómeros se vuelven claramente visibles asociados a dos placas proteicas llamadas cinetocoros, que dan hacia los lados externos de las cromátidas.
• Al principio los cromosomas están distribuidos homogéneamente en el nucleoplasma, pero luego se aproximan a la carioteca, de modo que aparece un espacio vacío en el centro del núcleo.
• Este movimiento centrífugo de los cromosomas indica la desintegración de la envoltura nuclear.
• La célula se vuelve esférica y pierde contacto con las células vecinas/matriz extracelular debido a la desintegración del citoesqueleto.
• El Re y el Aparato de Golgi se fragmentan en vesículas pequeñas.
• El hecho más importante es la formación del huso mitótico que son unos conjuntos de haces de microtúbulos que surgen de ambos centrosomas y se alejan, dirigiéndose a los polos opuestos de la célula.

Prometafase

• (Profase tardía)
• Transición entre profase y metafase.
• La carioteca se desintegra y los cromosomas (más condensados) quedan en desorden durante este período muy corto.
• Los centrosomas arriban a los polos de la célula después de que desaparece la carioteca.
• Las fibras del huso invaden el área que ocupaba el núcleo.
• Las fibras del huso se conectan por sus extremos libres con los cinetocoros de los cromosomas, llamadas fibras cinetocóricas.
• En esta fase se ensambla el huso mitótico.

Metafase

• Los cromosomas alcanzan su máxima condensación y se ordenan en el plano ecuatorial de la célula.
• Las dos placas cinetocóricas de cada centrómero quedan orientadas hacia los polos opuestos de la célula, "mirando" a los respectivos centrosomas.

Anafase

• Partición de las cohesinas de los centrómeros.
• Las cromátidas (o cromosomas hijos) se separan e inician migración hacia los poros.
• Los cromosomas suelen adoptar la forma de una V.
• Los brazos de la V en los cromosomas metacéntricos tienen la misma longitud; en los submetacéntricos y acrocéntricos son desiguales.
• El centrómero precede a las partes restantes del cromosoma en su "carrera" hacia el centrosoma.
• Los microtúbulos de las fibras cinetocóricas se acortan progresivamente.
• Aumenta la longitud de las fibras polares debido al mutuo distanciamiento de los polos de la célula, que por ello pierde su forma esférica y adquiere un aspecto ovoide.

Telofase

• Inicio con la desaparición del huso mitótico y la llegada de los cromosomas hijos a los polos.
• La célula se alarga un poco más, las fibras polares exhiben una mayor longitud que las de la anafase.
• Los cromosomas empiezan a desenrollarse y se muestran cada vez menos condensados.
• Los cromosomas se convierten en fibras de cromatina desenrolladas, rodeadas por partes del RE, las cuales se integran hasta formar las envolturas nucleares definitivas en torno de los dos núcleos hijos.
• Los respectivos nucléolos reaparecen en los núcleos.

Citocinesis

• Reparto del citoplasma entre las células hijas.
• El citoplasma se constriñe en el plano ecuatorial por la formación de un surco en la superficie, que se profundiza a medida que la célula se divide.
• Tanto las fibras del áster como las polares se reducen/desaparecen con el tiempo.
• Sobreviven los tramos de las fibras polares en la zona ecuatorial, perpendiculares al surco que divide al citoplasma.
• Se restablece el citoesqueleto.
• Las células hijas adquieren la forma original de la célula predecesora, y se conectan a otras células y a la matriz extracelular.

Mitosis y Meiosis

• Los componentes citoplasmáticos (mitocondrias, RE, complejo de Golgi, etc) se distribuyen en las células hijas tal como estaban en las células madres dirigidos por el citoesqueleto.

Características de la Mitosis

• Se produce en todas las células somáticas.
• Un sólo evento de división celular y con resultado 2 células diploides.
• Cada cromosoma se comporta independientemente de su homólogo.
• Proceso relativamente breve (duración de 1-2 horas).
• El material genético resultante de la mitosis se mantiene constante.

Meiosis y sus fases

• División celular especial propia de organismos con reproducción sexual.
• Mediada por células gaméticas haploides que se fusionan para formar un cigoto diploide.
• En organismos multicelulares (animales y vegetales) la reproducción se realiza por gametos/células sexuales (espermatozoides y óvulos), unidos mediante la fecundación, dando origen al cigoto que porta el material hereditario de ambos progenitores.
• La meiosis comprende dos divisiones celulares: Meiosis I (espermatocitos I y ovocitos I) y la meiosis II (espermatocitos II y ovitos II).
• La meiosis I se distingue por su profase, que es más larga, y en su transcurso los cromosomas homólogos se aparean y recombinan para intercambiar el material genético.

Profase I

• (Preleptonema, leptonema, cigonema, paquinema, diplonema y diacinesis)

Preleptonema

• Corresponde a la profase temprana de la mitosis.
• Los cromosomas son muy delgados y difíciles de observar.

Leptonema

• Al comenzar el leptonema, el núcleo aumenta de tamaño y los cromosomas se tornan visibles.
• Los cromosomas son más delgados y largos que en la mitosis.
• Los cromosomas se doblan y sus dos extremos (los telómeros) se fijan en un área circunscrita de la envoltura nuclear cercana al centrosoma.
• Se observan cromómeros que corresponden a regiones de condensación del ADN e histonas.
• Al final de este proceso los elementos axiales que unen ambas cromátidas hermanas apareadas en cada cromosoma se laterizan, facilitando el apareamiento de cromosomas homólogos en el cigoto.

Cigonema

• Inicia con el apareamiento de los cromosomas homólogos, primer fenómeno esencial de la meiosis.
• Los espacios llamados complejos sinaptotémicos (de 200nm) no fusionan por completo a los cromosomas homólogos.
• Estos complejos no unen sólo una cromátida de un cromosoma con otra de su homólogo, sino ambas cromátidas de un homólogo con las dos del otro homólogo.

Paquinema

• Los cromosomas se acortan y el apareamiento de los cromosomas homólogos se completa durante el paquinema.
• Lo más importante es el intercambio de segmentos de ADN entre las cromátidas homólogas, recombinación genética.
• Suele ser la etapa más prolongada de la profase I.
• Cada par de los 23 cromosomas recibe el nombre de bivalente en el paquinema, unidades visibles compuestas de dos cromosomas independientes íntimamente apareados.
• Las dos cromátidas hermanas se conectan por el centrómero, por lo que en un bivalente o tétrada existen dos centrómeros y cada uno contiene dos cinetocoros.
• Aparece una sucesión de módulos densos de 100nm llamados módulos de recombinación en el CS a lo largo del bivalente, y ahí ocurre el intercambio de los segmentos de ADN entre las cromátidas homólogas.
• La proteína Rad51 actúa al comienzo de la recombinación.

Diplonema

• Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, de modo que las cromátidas de la tétrada se vuelven visibles y el complejo sinaptonémico se desintegra.
• La separación no es completa, puesto que las cromátidas homólogas permanecen conectadas en los puntos con intercambio.
• Dichas conexiones llamadas quiasmas expresan la etapa final de la recombinación, mostrando a los cromosomas homólogos separándose.
• Diversos sectores de la cromatina experimentan un fuerte desenrollamiento.
• En la mujer, el diplonema es extraordinariamente largo y todos los ovocitos I alcanzan esta fase del ciclo celular antes del séptimo mes de la vida intrauterina, y permanecen así hasta la pubertad como mínimo.

Diacinesis

• La condensación de la cromatina vuelve a acentuarse.
• Las tétradas se distribuyen homogéneamente por todo el núcleo y el nucléolo se fragmenta en pequeños nucléolos.
• Se incrementa de nuevo la contracción longitudinal de los cromosomas.
• Ocurre el proceso de terminación de los quiasmas y mientras estos se desplazan no existen nuevas roturas de los cromosomas.

Metafase l

• Condensación máxima de la estructura típica del cromosoma metafásico.
• Disminución del tamaño del nucléolo hasta desaparecer.
• Desaparición de la membrana nuclear.
• Los cromosomas se disponen en el ecuador listos para separarse y los cromosomas homólogos, unidos por el centrómero se dirigen a los polos.

Anafase I

• Los cinetocoros traccionan hacia los polos
• Los homólogos de cada bivalente se separan entre sí y se dirigen en direcciones opuestas.
• Se comprueba la recombinación genética entre las cromátidas de los dos pares homólogos al observar los bivalentes en esta fase.
• Al separarse por completo los cromosomas homólogos, las células hijas tienen cromátidas mixtas de segmentos cromosómicos maternos y paternos por cromosoma.

Telofase I

• Los grupos cromosómicos haploides llegan a sus respectivos polos y se construyen las envolturas nucleares en torno a ellos.
• Las células hijas pasan por un corto periodo de interfase sin replicación del ADN.

Meiosis II

• Comienza con los espermatocitos II y el ovocito II, como mitosis pero con dotación haploide de cromosomas en vez de diploides.
• Profase II: Breve pero suficiente para permitir la reaparición de las fibras del huso y la desaparición de la envoltura nuclear.
• Metafase II: Los cromosomas al plano ecuatorial de la célula y las fibras del huso se conectan a los cinetocoros, los cuales se colocan como en los cromosomas mitóticos (uno apuntando a un polo y el otro al polo opuesto).
• Anafase II: Debido a la tracción que las fibras del huso ejercen sobre los cinetocoros, el centrómero se divide y las cromátidas hermanas de cada cromosoma son separadas y traccionadas hacia los polos opuestos de la célula.
• Telofase II: Cada polo de la célula recibe un juego haploide de cromátidas, que pasan a llamarse cromosomas. La nueva envoltura nuclear en torno a cada conjunto haploide (partición citoplasma) termina la meiosis.
• En el varón la meiosis II resulta de dos células hijas iguales denominadas espermatides que se diferencian en espermatozoides con el tiempo.
• En cambio, el reparto desigual del citoplasma del ovocito II en la mujer forma dos células de tamaño muy diferente: el óvulo (voluminoso) y el segundo cuerpo polar (pequeño y que desaparece como el primero).
• En síntesis, la meiosis genera 4 espermatozoides a partir de cada espermatocito I y un solo ovocito a partir de cada ovocito I.

Cromosomas

• Estructuras filamentosas en que se asocia el material genético (hereditario) de las células
• Formados por ácidos nucleicos (ADN y ARN) y las proteínas histonas.
• Estructuras en el núcleo de las células que transportan fragmentos largos de ADN
• Proteínas que ayudan al ADN a existir en la forma apropiada.

Clasificación Cromosomas

• Metacéntricos tienen brazos iguales.
• Submetacéntricos tienen brazos desiguales.
• Acrocéntrico o telocéntrico tiene un brazo casi inapreciable.

Cinetocoro

• Es la parte del cinetocoro donde conectan los microtúbulos del huso mitótico

Gen

• La particula de material genético, dispuesta en orden fijo determina los cáracteres hereditarios.

Locus

• Es la ubicación específica del gen en el cromosoma.

Alelo

• Cada una de las maneras en las que se manifiesta un carácter o un gen.

Genoma

• Conjunto de genes contenidos en los se puede interpretar como totalidad del material genético que posee un organismo.

Cariotipo

• Colección de cromosomas de una especie que estable por convenio sus características.

Importancia Biológica del Cariotipo

• Permite detectar anomalías estructurales y númericas en las dotaciones cromosómicas de un individuo
• Permite saber si tiene toda la información de la especie o defectos Permite confirmar que los cromosomas mantengan su estrutura

Alteraciones Cromosómicas Relacionadas Con La Meiosis

• Síndrome de Turner es la posesión de un único cromosoma X (X0), se caracteriza por estatura corta, retraso de pubertad, defectos cardíacos de aprendizaje, y falta o incompletes cromosomas X (terapias hormonales e infertilidad).
• Síndrome de Down: Provoca retraso mental en el cromosoma 21 (trisomía) por divisiones celulares anormales que crean material genético adicional. Los efectos incluyen impedimentos físicos, discapacidad mental, y enfermedades cardiacas o glandulares (no hereditario por error aléatorio en la concepción).
• Síndrome de Klinelfelter (XXY): Trrastorno genético extra de cromosoma X, esto causa masa muscular reducida,poco bello y testosterona disminuida, baja producción esperma y/o infertilidad.

El ciclo celular es un proceso fundamental en el que la célula crece, duplica sus estructuras y se divide. Las células hijas reciben equitativamente las estructuras duplicadas. El ciclo incluye las fases M, G1, G0, S y G2, cada una con funciones específicas en el crecimiento y la división celular.