2024 Introducción a la Medicina - Ficha 4 Citología 2 PDF

Universidad Nacional de Tucumán Facultad de Medicina INTRODUCCIÓN A LA MEDICINA 2024 Unidad II Tema 1: Citología 2. Contenidistas: Dr. Benjamín Socías Dr. Esteban Vera Pingitore  -Ya vi...

Universidad Nacional de Tucumán Facultad de Medicina INTRODUCCIÓN A LA MEDICINA 2024 Unidad II Tema 1: Citología 2. Contenidistas: Dr. Benjamín Socías Dr. Esteban Vera Pingitore  -Ya vi mos c FICHA 4 comp -Ahor uesta a, ver ómo e la cél u stá emos la. vida d el cic CITOLOGÍA 2 e las célula lo de s. CICLO CELULAR Todos los seres vivos tenemos como misión fundamental la de reproducirnos, preservando las características esenciales a través de las generaciones. Al reproducirse, nuestras células tendrán que asegurar que todo su material se reparta en forma aproximadamente equitativa entre las células hijas resultantes. No obstante, existe una molécula que tendrá que ser duplicada exactamente, el ácido desoxirribonucleico o ADN, la molécula encargada de definir a los diferentes organismos y la responsable de la herencia. Los acontecimientos que ocurren durante la reproducción celular están comprendidos dentro del proceso conocido como ciclo celular, el cual está determinado por 5 etapas diferentes: Fases G1 y G2 (G = gap voz inglesa espacio o hueco): anteceden a la fase de síntesis y de mitosis, respectivamente, y son fases donde ocurren múltiples procesos regulatorios propios del ciclo celular. Fase S (S = síntesis): se duplica el ADN de tal modo que luego se reparta exactamente entre dos núcleos. Mitosis: dichos núcleos posteriormente forman parte de dos células diferentes al repartirse el material celular y dividirse la célula madre. Citocinesis: división del citoplasma en dos. Considerado únicamente desde el punto de vista metabólico, el ciclo celular podría definirse como una sucesión de interfase y división celular (o fase M); en la primera ocurren todos los procesos metabólicos y regulatorios necesarios para la ordenada progresión del ciclo (comprende a G1, S y G2), mientras que en la segunda (fase M) se dan fundamentalmente los rearreglos estructurales, tanto citoplásmicos como nucleares, que permitirán la repartición exacta del material genético (mitosis y citocinesis). 1 Este ciclo vital celular se realiza cuidadosamente y tiene muchos procesos moleculares que permiten regular cada paso. REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR El CICLO CELULAR es un proceso altamente regulado debido a las implicancias que tiene en el desarrollo y homeostasis* de los organismos. Las señales extracelulares (medio ambiente) e intracelulares (proteínas reguladoras interactivas) inducen, coordinan y controlan el ciclo celular. *Homeostasis: Estado de equilibrio entre todos los sistemas del cuerpo necesarios para sobrevivir y funcionar de forma adecuada. Para mantener la homeostasis y responder a los cambios internos y externos, el cuerpo ajusta de manera constante los valores de ácido, presión arterial, azúcar en la sangre, electrólitos, energía, hormonas, oxígeno, proteínas y temperatura. De esta manera se logra mantener esos valores dentro de los límites normales. 2 (Fase M) 1 El control interno del ciclo celular está a cargo de proteínas, cuyas acciones podrían resumirse en series de activaciones e inhibiciones de otras proteínas, indispensables durante las fases del ciclo. Las principales proteínas efectoras de esta regulación son dos: 2 Complejos quinasas dependientes de ciclinas (Cdk- ciclinas): proteínas que permiten el progreso del ciclo. Están compuestos por dos tipos: Las Cdk (quinasas dependientes de ciclina) fosforilan aminoácidos específicos de algunas proteínas, pero sólo si están unidas a una ciclina. Complejo Cdk - ciclina activado. Las ciclinas son proteínas que pasan por un ciclo de síntesis y degradación durante las diferentes fases del ciclo celular. P M G2 S G1 Cdk P Síntesis y degradación de ciclinas durante el ciclo celular. 3 Proteínas inhibidoras de los complejos Cdk-ciclinas: colaboran en el control del ciclo celular, constituidas por dos pequeñas familias de proteínas. Son llamadas inhibidoras de Cdk y de factores de transcripción dependientes del gen p53. El gen p53 es un gen supresor de tumores que codifica una proteína citoplasmática llamada P53. Esta proteína es sintetizada por la propia célula para controlar la presencia o no de alteraciones en su ADN. La P53 se comporta como un factor de transcripción que promueve la expresión de los genes de otras proteínas reguladoras, llamadas P21 y P16, que tienen la capacidad de bloquear a una quinasa dependiente de ciclinas. Dado que este efecto se opone a una ciclina, no se forma el SFP (Factor Promotor de la Fase S), ya que la célula no replica sus moléculas de ADN y permanece en G1. Finalmente, si se comprueba que el daño en el ADN es peligroso para las futuras hijas, la proteína P53 vuelve a actuar, pero ahora para provocar la apoptosis que es la muerte celular programada. PROTEÍNA PROTEÍNA P21 P16 Gen p53 sintetiza la proteína P53. 4 El paso ordenado por cada una de las fases del ciclo celular está regulado por los complejos Cdk-ciclinas y sus inhibidores, entre otras proteínas. Para el control del ciclo celular se postularon: 1 punto de restricción y 3 puntos de control. Segundo punto Tercer punto de control de control Primer punto de control Punto de restricción Punto de restricción y puntos de control del Ciclo Celular. 5  Punto de Restricción Se encuentra casi al final de G1. Si la célula lo atraviesa, significa que se encuentra comprometida irreversiblemente a entrar al ciclo celular, independientemente de lo que suceda en el exterior. Es muy importante entender que este punto está principalmente controlado por el medio y depende de su capacidad de inducción para que la célula se comprometa a completar el ciclo celular. Los responsables intracelulares del paso a través de este punto son los complejos cdk4-Ciclina D y cdk6–Ciclina D, que permiten liberar al factor de transcripción (E2F) de la proteína Rb (proteína retinoblastoma). Las cdk tienen que fosforilar a Rb para liberar a E2F. La E2F estimula la síntesis de otras cdk y ciclinas, necesarias para la progresión de la fase G1 hacia la S. También favorecen la formación de proteínas necesarias para la síntesis de ADN. La proteína retinoblastoma (Rb) se inactiva al fosforilarse y es mantenida inactiva a lo largo del ciclo por la concentración de distintos complejos cdk-ciclina. Una vez que las ciclinas se degradan, Rb es de nuevo activada al desfosforilarse y unirse al factor de transcripción (E2F). 6  El paso por el punto de restricción es vigilado por las proteínas P16 y P27. La P16 inhibe a los complejos cdk4- ciclina D y cdk6–ciclina D, interponiéndose entre ellos, por lo que, éstos últimos, permanecen inactivos. El E2F no se puede liberar y en consecuencia no pasa el punto de restricción. La acción de la P16 tiene que ver con el medio extracelular, pues se sabe que si no existen suficientes señales exteriores (mitógenos*, factores de crecimiento, nutrientes, etc.), tiende a acumularse, por lo que se hace muy activa. La P27, al estar suprimida la actividad del complejo Cdk-ciclinas, ayuda a retirar a la célula del ciclo celular llevándola a G0. Este es un estado de reposo llamado fase G0 en el cuál la célula no se está preparando activamente para la división, pero si lleva a cabo su actividad metabólica propia. *Mitógeno: Factor que estimula la división celular. Cdk-ciclinas inactivas Cdk-ciclinas activadas Punto de restricción y su inhibición. Referencias: Inducción Inhibición 7  Primer punto de Control Se encuentra después del punto de restricción dentro de G1. En términos generales, el primer punto de control se encarga de: Revisar las condiciones del medio, buscando factores externos que induzcan el progreso del ciclo celular. Controlar que la célula haya crecido lo suficiente. Analizar que el material genético esté intacto. La búsqueda de factores externos es muy importante, pues éstos estimulan la síntesis de proteínas como algunas Cdk y ciclinas, y sin estas la continuación y el control del ciclo serían imposibles. Participan, en este punto, el complejo Cdk2-ciclina E que, como en el punto de restricción, también se encarga de mantener inactivo a Rb y de favorecer el trabajo de E2F para que estén listas las enzimas necesarias para iniciar la síntesis de ADN en la fase S. Los encargados de la inhibición en este punto de control son la P53 y la P21. La P53 es muy inestable en condiciones normales ya que se encuentra unida a otra proteína llamada Mdm2, que funciona como un “marcador” para que se degrade la P53. Pero, si existe un error en el ADN, distintas enzimas se activan ayudando a separar la P53 de su “marcador”, y frente a una mayor concentración de P53 se estimula la síntesis de P21 que se une al complejo Cdk2 y ciclina E, inhibiendo su acción. La célula, en esa situación, no puede entrar a la fase S. Primer punto Cdk-ciclinas inactivas de control. Cdk-ciclinas activas 8  Segundo punto de Control Se encuentra al final de G2. Los complejos Cdk1-Ciclina A y Cdk1- Ciclina B permiten el paso a través de este punto. En conjunto la actividad de estos dos complejos se denomina Factor Promotor de la Mitosis (MPF). A grandes rasgos, el segundo punto de control se encarga de revisar: Que el material genético se haya duplicado completamente. Que el material genético no tenga errores. Que el medio extracelular sea adecuado. Los complejos Cdk1-Ciclina A y Cdk1-Ciclina B se encargan de inducir el ensamblaje del huso mitótico y en parte de asegurarse de que los cromosomas se unan a este. Se encarga, además, de iniciar la condensación del material genético, activando un grupo de proteínas conocidas como “condensinas”, desensamblar la envoltura nuclear fosforilando la lámina nuclear, de armar nuevamente el citoesqueleto y de la reorganización del aparato de Golgi y el retículo endoplásmico. En este punto actúa también la P53 que, como ya vimos, detecta alteraciones en el ADN y desencadena la activación de la P21, encargada de la inhibición de cualquier complejo Cdk- ciclina. 9 Segundo punto de control. Como se muestra en la imagen de la página 5, el tercer punto de control se encuentra en la fase M. Entonces, antes de hablar de él, veremos los procesos de separación de las cromátides durante la anafase (una de las fases de la mitosis). Separación de las cromátides hermanas Las cohesinas son proteínas requeridas para mantener unidas a las cromátidas hermanas. Es durante la anafase mitótica cuando las cromátidas se separan. Para que esto suceda es necesaria la actividad de varios complejos proteicos. El principal de estos es el complejo promotor de la anafase (APC). Una vez activado, el APC se encarga de marcar a diversas proteínas para que se degraden, una de ellas es la securina, que inactiva a la separasa. Esta separasa es la proteína encargada de inactivar a las cohesinas, eliminando las uniones entre las cromátides hermanas. Entonces, al degradarse la securina, ésta no puede inactivar a la separasa, por lo tanto, esta separasa es efectiva para inactivar a las cohesinas logrando la separación de las cromátidas. securina separasa Separación de cromátidas hermanas. 10  Tercer punto de Control Se encuentra en la fase M (entre la metafase y la anafase -fases de la mitosis-). En este punto, se revisa que todos los cromosomas estén unidos al huso miótico*. Si se detecta que uno de los cinetocoros no está unido al huso mitótico aparece una señal negativa del sistema de control. Esta señal bloquea la activación de proteínas implicadas en la separación de las cromátidas hermanas. El mal funcionamiento del punto de restricción y de los puntos de control del daño del ADN en las fases G1, S y G2 del ciclo celular, y del punto de control del huso mitótico en la fase M puede conducir a un descontrol de la división celular. El ciclo celular es un proceso altamente complejo que requiere de una alta precisión en los puntos de control para evitar duplicaciones innecesarias del ADN, así como impedir que una célula que presente un daño en el ADN continúe duplicándose, ya que esto puede conducir a una transformación maligna. Viendo se entiende mejor... Es importante conocer los puntos de restricción de cada fase del ciclo celular, ya que de este modo podemos dilucidar su mecanismo de funcionamiento y usarlos como posibles blancos en el uso y desarrollo de fármacos dirigidos contra células tumorales y poder minimizar el efecto sobre células normales. *Huso mitótico: Aparato microtubular en forma de huso, formado durante la división celular, cuya función es posibilitar la migración y la correcta separación de los cromosomas en la meiosis o de las cromátidas en la mitosis. 11  Luego de pasar por todos esos procesos, MITOSIS veamos la división. La división celular comprende una serie de fenómenos por los cuales los materiales primero se duplican y luego se reparten en proporciones iguales entre las dos células hijas. Todos los componentes de la célula, no sólo los que están relacionados con la transmisión de la herencia genética, se multiplican antes de que la célula se divida por mitosis. Entre los procesos que tienen lugar en el citoplasma, uno muy llamativo es la formación del huso mitótico, que se organiza cada vez que la célula comienza a dividirse y desaparece al final de la división. El huso mitótico es un armazón estructural compuesto por microtúbulos que controlan la posición de los cromosomas y su reparto entre las células hijas. Los microtúbulos del huso nacen de un par de centrosomas, los cuales se forman durante la interfase al duplicarse el centrosoma. La imagen muestra los 3 tipos de fibras (microtúbulos) de que forman el huso mitótico. Astrales, polares y cinetocóricas. Se describen más adelante en las fases de la mitosis. Como corolario de la mitosis, se produce la partición del citoplasma y su distribución equitativa en las células hijas, fenómeno conocido con el nombre de citocinesis. En general, los procesos que dan lugar a las mitosis son semejantes en todas las células del organismo. La mitosis comienza al final de la interfase, o período intermitótico. Las etapas en que se divide la mitosis son: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase. A partir de la anafase, comienza la citocinesis o separación de los dos territorios citoplasmáticos hijos, que culmina cuando concluye la telofase o poco después. 12  Fases de la mitosis Profase La detección de los cromosomas como filamentos delgados indica el comienzo de la profase. El término mitosis (del griego mitos, filamento) expresa este fenómeno, que se vuelve más evidente a medida que los cromosomas se siguen condensando por el enrollamiento de la cromatina. A medida que avanza la profase, las cromátidas se hacen más cortas y gruesas. Además, los centrómeros (o constricciones primarias) se vuelven claramente visibles debido a que se les han asociado dos placas proteicas llamadas cinetocoros, que están orientados hacia los lados externos de las cromátidas. Centrosoma Al principio, los cromosomas están Cromosoma distribuidos homogéneamente en el nucleoplasma (medio interno del núcleo), pero luego se aproximan a la carioteca (envoltura nuclear), de modo que aparece un espacio vacío en el centro del núcleo. Este movimiento centrífugo de los cromosomas indica Núcleo en profase que se aproxima el momento de la desintegración de la envoltura nuclear. 13 Los cromosomas humanos 13; 14; 15; 21 y 22 presentan constricciones secundarias. Otro cambio es la reducción del tamaño del nucléolo, hasta su desaparición. Debido a la desintegración del citoesqueleto, la célula tiende a hacerse esférica; además pierde sus contactos con las células vecinas o con la matriz extracelular. Simultáneamente, el RE y el complejo de Golgi se fragmentan en vesículas pequeñas. Pero lo que más se destaca en el citoplasma es la formación del huso mitótico. Se trata de conjuntos de haces de microtúbulos que surgen de ambos centrosomas, los cuales se alejan recíprocamente pues se dirigen a polos opuestos de la célula. El centrosoma está integrado por la matriz centrosómica (que es el lugar de nacimiento de los microtúbulos) y un par de centríolos. Desde los centrosomas, las fibras del huso irradian en todas las direcciones, pero las más llamativas son aquellas que se extienden hacia el centro de la célula, donde dan lugar a asociaciones de importancia funcional. fase nsic ión entre la pro Prometafase Es la tra ase. y la metaf Período muy corto, durante el cual la carioteca se desintegra y los cromosomas -algo más condensados- quedan en aparente desorden. Los centrosomas arriban a los polos de las células y -ya desaparecida la carioteca- las fibras del huso invaden el área que ocupaba el núcleo. Por sus extremos libres, algunas fibras del huso se conectan con los cinetocoros de los cromosomas (estas fibras se denominan fibras cinetocóricas). Otras fibras -llamadas polares- se extienden más allá del plano ecuatorial de la célula y sus tramos distales se entrecruzan con los provenientes del polo opuesto. Existe un tercer tipo de fibras surgidas de los centrosomas, las fibras del áster; son más cortas, irradian en todas direcciones y sus extremos se hallan aparentemente libres. 14 Es razonable pensar que las fibras, al tratar de conectarse con los cromosomas, no se unan a los cinetocoros todas al mismo tiempo. Así, considerando a un cromosoma en particular, al unírsele primero las fibras que vienen de uno de los polos y después las provenientes del polo opuesto, presenta durante un tiempo movimientos de alejamiento y de aproximación respecto del plano ecuatorial de la célula. Finalmente, cuando ambas fuerzas se equilibran, el cromosoma se mantiene en ese plano. Metafase En la metafase, los cromosomas -que han llegado a su máxima condensación- aparecen ordenados en el ecuador de la célula. Se acomodan de modo tal que las dos placas cinetocóricas de cada centrómero quedan orientadas hacia los polos opuestos de la célula, orientadas a los respectivos centrosomas. Anafase Se produce la partición de las cohesinas de los centrómeros, hecho que ocurre casi simultáneamente en todos los cromosomas. De inmediato, las cromátidas hermanas se separan y comienzan a migrar hacia los polos, traccionadas por las fibras cinetocóricas del huso. Los cromosomas suelen adoptar la forma de una "V". Los brazos de la "V" en los cromosomas metacéntricos tienen la misma longitud, pero en los submetacéntricos y en los acrocéntricos son desiguales. 15 El centrómero, en el ángulo de la “V”, precede a las partes restantes del cromosoma en su "carrera" hacia el centrosoma. Como es obvio, en este proceso los microtúbulos de las fibras cinetocóricas se acortan progresivamente. En cambio, 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 La llegada de los cromosomas hijos a los polos con la consiguiente desaparición de las fibras cinetocóricas del huso señala el inicio de la telofase. La célula se ha alargado un poco más, de modo que las fibras polares exhiben una mayor longitud, comparadas con las de la anafase. Los cromosomas comienzan a desenrollarse y se muestran cada vez menos condensados; así, en cierta forma este proceso representa la recapitulación de lo sucedido en la profase, pero en sentido inverso. Al tiempo que los cromosomas se convierten en fibras de cromatina desenrolladas, éstas son rodeadas por partes del RE, las cuales se integran hasta formar las envolturas nucleares definitivas en torno de los dos núcleos hijos. Además, en los núcleos reaparecen los respectivos nucléolos. 16  Citocinesis Es la partición del citoplasma (o clivaje celular), se inicia en la anafase. El citoplasma se constriñe en la región 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 hasta desaparecer. Sólo perduran los tramos de las fibras polares localizados en la zona ecuatorial de la célula. Como es razonable, estas fibras quedan perpendiculares al surco que divide al citoplasma. Finalmente se restablece el citoesqueleto, por lo cual las células hijas adquieren la forma original de la célula predecesora y se conectan con otras células (si pertenecen a un epitelio) y/o a la matriz extracelular. Dirigidos por el citoesqueleto, los componentes citoplasmáticos (mitocondrias, RE, complejo de Golgi, etc.) se distribuyen en las células hijas como estaban en la célula madre. Por lo tanto, la citocinesis deriva de la formación de un surco en el ecuador de la célula, que aparece en la segunda mitad de la anafase. En la telofase, el surco ecuatorial se profundiza, lo que indica que la partición del citoplasma está por concluir. El desarrollo del surco ecuatorial es el resultado de la formación de un anillo contráctil en la corteza de la célula. Consiste en un haz de unos 20 filamentos de actina circulares situados por el lado interno de la membrana plasmática. Esos filamentos se deslizan unos sobre otros en direcciones opuestas por la presencia de proteínas motoras del tipo de la miosina II. Viendo se entiende mejor... 17  , eioum" MEIOSIS grie go "m ir del inu dism Es un tipo especial de división celular, exclusiva de los organismos que se reproducen sexualmente (o sea, nosotros... porque por ejemplo las bacterias se dividen por mitosis). En la mayoría de los organismos multicelulares (animales y vegetales) la reproducción se realiza por medio de gametos o células sexuales generados por meiosis, los cuales se unen por un proceso denominado fecundación. Ello da origen al cigoto o célula huevo que porta el material hereditario de los dos progenitores y se reproduce por mitosis hasta formar un nuevo individuo multicelular. El genoma humano posee 46 cromosomas, de los cuales 44 son somáticos y 2 son sexuales (En la mujer los sexuales son XX y en el varón son XY). Si la división fuese por mitosis y posterior fecundación, cada gameto tendría 46 cromosomas y por lo tanto el cigoto 92. Dado que esto se repetiría en las sucesivas generaciones, el número de cromosomas se duplicaría de generación en generación. La meiosis es el mecanismo usado por los organismos para mantener constante la dotación cromosómica. Así, mediante dos divisiones celulares consecutivas, las células sexuales reducen a la mitad el número de sus cromosomas; se generan gametos haploides. Los procesos que llevan a la producción de gametos -llamados espermatogénesis y ovogénesis- tienen lugar en las gónadas, es decir, en los testículos y en los ovarios respectivamente. En la Meiosis se produce: 1. Reducción del número de cromosomas a la mitad. 2. Recombinación genética, es decir, el intercambio de segmentos cromosómicos entre cromosomas. 3. Segregación al azar de los cromosomas homólogos paternos y maternos. 18 Recordemos que los cromosomas homólogos son pares de cromosomas que poseen la misma secuencia de genes y en la misma posición, aunque no son necesariamente idénticos. Uno de los cromosomas homólogos proviene del progenitor materno y el otro del progenitor paterno. Leptonema En las células somáticas humanas existen dos juegos de 23 pares de cromosomas: un juego aportado por el Cigonema espermatozoide y otro aportado por el ovocito. O ¡ojo!, no se indican todas las etapas de la meiosis en este gráfico. Están más adelante. Profase I sea, se dice que poseemos 23 pares de cromosomas. Paquinema Por lo tanto, estas células Esquema general de la Meiosis son diploides ya que cuentan con dos juegos de cromosomas (uno paterno y Diplonema otro materno). A Anafase I B C Interfase Anafase II Gametos 19 Las divisiones meióticas comienzan después de varias divisiones mitóticas de los espermatogonios y los ovogonios, las células germinativas menos diferenciadas del testículo y el ovario respectivamente. Cuando concluyen las divisiones mitóticas, parte de los espermatogonios y de los ovogonios se diferencian, respectivamente, en espermatocitos I y en ovocitos I, los cuales llevan a cabo la meiosis I. Al final de la primera división meiótica, se generan los espermatocitos II y el ovocito II (que son las células que realizan la meiosis II). Finalmente, la segunda división meiótica culmina con la formación de las espermátides y del óvulo. Debe agregarse que las espermátides maduran convirtiéndose en espermatozoides en el hombre, y en la mujer se le da el nombre de óvulo al ovocito II. 20 A partir de ahora profundizaremos el estudio de la meiosis, analizando cada fase de la misma. Se debe tener en cuenta que los procesos biológicos ocurren de modo continuo, solo se los separa en partes para entenderlos mejor. Profase I La Profase I se subdivide en varias partes: Preleptonema El preleptonema corresponde a la profase temprana de la mitosis. Los cromosomas son muy delgados y difíciles de observar. y o "leptós", delgado, Leptonema (del grieg amento) "nêma", fil Al comenzar el leptonema, el núcleo aumenta de tamaño y los cromosomas se tornan visibles al microscopio óptico. A diferencia de los cromosomas de la profase mitótica, éstos aparentan ser simples en vez de dobles. Con frecuencia, la mayoría de los cromosomas se doblan y sus dos extremos (los telómeros) se fijan en un área circunscrita de la envoltura nuclear cercana al centrosoma. Esquema del Leptonema (Leptotene o Leptoteno) 21  ) go "zygón", pareja Cigonema (del grie Aquí tiene lugar el primer fenómeno esencial de la meiosis: los cromosomas homólogos se alinean entre sí mediante un proceso denominado apareamiento o sinapsis. El apareamiento comprende la formación de una estructura compleja (la vemos sólo con microscopio electrónico) conocida con el nombre de complejo sinaptonémico (CS). El proceso puede comenzar en cualquier punto (o varios puntos) de los cromosomas homólogos y la unión progresa como un cierre relámpago. El apareamiento es muy exacto y específico, pues se produce punto por punto entre los homólogos. Los cromosomas quedan separados por una distancia de unos 200 nm, que es ocupada por el complejo sinaptonémico. En términos moleculares, esta separación es considerable, pues el diámetro del ADN es de 2 nm y algunas partes de ambos ADN deben desplazarse 100 nm cada uno para poder encontrarse y recombinarse en medio de ese espacio. El CS está integrado por dos componentes laterales y un componente central. Los componentes laterales se desarrollan al final del leptonema y el central aparece durante el cigonema. Sobre cada componente lateral se aplican las dos cromátidas hermanas de uno de los cromosomas homólogos. En conjunto, el CS tiene el aspecto de una escalera (en azul en la figura), con peldaños que la cruzan a intervalos de 20 a 30 nm. Tanto los filamentos transversales como los componentes laterales contienen proteínas fibrilares. La fijación de los telómeros a la envoltura nuclear ordena espacialmente a los cromosomas, lo que favorece el alineamiento de los homólogos. Una vez formados los CS, sus extremos también se insertan en la envoltura nuclear. En los puntos donde lo hacen aparecen engrosamientos llamados placas de fijación. Una de las funciones del CS es estabilizar el Esquema del Cigonema apareamiento de los cromosomas (Cigoteno o Cigotene) homólogos y facilitar su recombinación. 22  ) achys", grueso go "p Paquinema (del grie Durante el paquinema los cromosomas se acortan y el apareamiento de los cromosomas homólogos se completa. Pero lo más importante de este período es que se produce el intercambio de segmentos de ADN entre las cromátidas homólogas, fenómeno que lleva el nombre de recombinación o entrecruzamiento genético (en inglés, crossing-over). Los sucesos que conducen a la recombinación son muy complejos. Para simplificarlo, diremos que se producen cortes en las dos cromátidas seguidos por el corte y el empalme de los segmentos que se intercambian. El paquinema es un proceso relativamente prolongado. Su duración se mide en días, a diferencia del leptonema y el cigonema, que se miden en horas. En el paquinema el núcleo parece contener un número haploide de cromosomas, pero no es así, ya que cada una de las unidades visibles se compone de dos cromosomas independientes, si bien íntimamente apareados. Cada uno de los 23 pares de cromosomas recibe el nombre de bivalente. Dado que cada conjunto está integrado por cuatro cromátidas, se llama también tétrada. Las dos cromátidas hermanas de Recombinación cada cromosoma se hallan conectadas por el centrómero, por lo que en un bivalente o tétrada existen dos centrómeros, uno por cromosoma. Igual que en la mitosis, cada centrómero contiene dos cinetocoros, uno por cada cromátida hermana. Sin embargo, hasta la finalización de la meiosis I los Esquema del Paquinema cinetocoros hermanos se comportan (Paquiteno o Paquitene) como una unidad. 23  le) "diplóos", dob go (del grie Diplonema Durante el diplonema los cromosomas homólogos comienzan a separarse, de modo que las cromátidas de la tétrada se vuelven visibles y el complejo sinaptonémico se desintegra. Sin embargo, la separación no es completa, ya que las cromátidas homólogas permanecen conectadas en los puntos donde ha tenido lugar el intercambio. Tales conexiones, llamadas quiasmas, expresan la etapa final de la recombinación, pues muestran a los cromosomas homólogos en vías de separarse ligados todavía por esos puntos. El número de quiasmas es variable, ya que pueden aparecer pares de cromosomas homólogos con un solo quiasma (es el número mínimo) y otros con varios. Envoltura nuclear Esquema del Diplonema El quiasma es el punto (lugar físico) donde (Diploteno o Diplotene) ocurre el intercambio de material genético (recombinación genética). s) Diacinesis iego "diá", a travé (del gr Durante la diacinesis, la condensación de los cromosomas vuelve a acentuarse. Las tétradas se distribuyen homogéneamente por todo el núcleo y el nucléolo desaparece. A excepción del aspecto de los cromosomas, este breve Esquema de la estadio muestra semejanzas con la Diacinesis profase tardía de la mitosis. 24 Prometafase I Durante la prometafase I, la condensación de los cromosomas alcanza su grado máximo. La carioteca (o membrana nuclear) desaparece y los microtubulos del huso se conectan con los cinetocoros hermanos. Metafase I Durante la metafase I, los bivalentes se disponen en el plano ecuatorial de la célula. Debido al modo como se conectan las fibras del huso, los cinetocoros de cada cromosoma homólogo "miran" hacia un mismo polo. Los bivalentes continúan exhibiendo sus quiasmas. Cuando los cromosomas son cortos, los quiasmas se localizan en los extremos de los homólogos (quiasmas terminales); cuando los cromosomas son largos, los quiasmas aparecen en varios puntos a lo largo de los ejes cromosómicos (quiasmas intersticiales). Anafase I Durante la anafase I, los cinetocoros opuestos son traccionados hacia los respectivos polos, de modo que los cromosomas homólogos de cada bivalente (cada uno integrado por dos cromátidas hermanas) se separan entre sí y se movilizan en direcciones opuestas. En consecuencia, al separarse por completo los cromosomas homólogos, en las células hijas que se obtendrán, las dos cromátidas de cada cromosoma son mixtas, pues tienen segmentos cromosómicos tanto paternos como maternos. 25 Telofase I Durante la telofase I los grupos cromosómicos haploides llegan a sus respectivos polos y, en torno de ellos, se construyen las envolturas nucleares. La telofase I es seguida por la partición del citoplasma, y las dos células hijas pasan por un corto período de interfase en el que no hay replicación del ADN (no hay fase S). Por consiguiente, las células hijas derivadas de la meiosis I poseen un número haploide de cromosomas, cada uno de éstos compuesto por dos cromátidas hermanas. Espermatocitos II Ovocito II En el hombre, el resultado de la meiosis I es la formación de dos células hijas iguales, denominadas espermatocitos II. En cambio, en la mujer, debido a que el reparto del citoplasma del ovocito I es desigual, se forman dos células de tamaño muy diferente: el ovocito II, que es relativamente voluminoso, y el primer cuerpo polar, que es pequeño y desaparece. Los espermatocitos II y el ovocito II comienzan la meiosis II, cuyas etapas, como lo veremos a continuación, son similares a las de la mitosis. 26 Profase II Es muy breve, aunque suficiente para permitir la reaparición de las fibras del huso y la desaparición de la envoltura nuclear. Metafase II Los cromosomas se ubican en el plano ecuatorial de la célula. Las fibras del huso se conectan a los cinetocoros, los cuales se colocan como en los cromosomas mitóticos, es decir, 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. 27 Telofase II Cada uno de los polos de la célula recibe un juego haploide de cromátidas, que pasan a llamarse cromosomas. La formación de una nueva envoltura nuclear en torno de cada conjunto cromosómico haploide (seguida por la partición del citoplasma) pone fin a la meiosis. En el hombre, a partir de cada espermatocito II, el resultado de la meiosis II es la formación de dos células hijas, denominadas espermátides, que al cabo de un tiempo se diferencian en espermatozoides. En cambio, en la mujer, debido a que el reparto del citoplasma del ovocito II es desigual, se forman dos células de tamaño muy diferente: el óvulo, que es voluminoso, y el segundo cuerpo polar, que como el primer cuerpo polar es pequeño y desaparece. En síntesis, la meiosis genera cuatro espermatozoides a partir de cada espermatocito I, y un solo óvulo a partir de cada ovocito I. 28 Entonces, recordando lo que ya dijimos... Consecuencias genéticas de la meiosis 1. Reducción del número de cromosomas a la mitad. 2. Recombinación genética. 3. Segregación de los cromosomas paternos y maternos. Así, desde el punto de vista genético, la meiosis puede considerarse un mecanismo destinado a distribuir al azar los genes paternos y maternos en los gametos, tanto por la recombinación genética como por la segregación de los cromosomas homólogos. La segregación al azar de los cromosomas paternos y maternos durante las anafases I y II también contribuye a la diversidad genética de los gametos. Dado que el hombre posee 23 pares de cromosomas homólogos en las células predecesoras de los gametos, las combinaciones de segregación posibles alcanzan el número de 8.388.608 x 10223. A ellas deben sumarse las incontables posibilidades de segregación de los genes mediante la recombinación. Esquema de las fases de la Meiosis Viendo se entiende mejor... Aclaración: En el video se habla de recombinación o cruzamiento como sinónimos. También se considera “entrecruzamiento” sinónimo de recombinación. 29  ¡Ahora sí! Legamos al final de esta ficha, y con esto culminamos los aspectos biológicos que forman parte de este Espacio Curricular. Sabemos que son bastante complicados, pero es fundamental que los comprendas, porque son la base de temas que verás más adelante en otros Espacios Curriculares. Para eso, la recomendación es que apoyes tu estudio en las imágenes. 30  BIBLIOGRAFÍA Alberts B, Hopkin K, Johnson A, Morgan D, Raff M, Roberts K, Walter P. Introducción a la Biología Celular. 5° edición. España. Editorial Médica Panamericana. 2021. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. Biología molecular de la célula. 5° edición. México. Omega. 2021. Cooper G M. La célula. 8° edición. España. Marbán. 2022. De Robertis (h) - Hib. Biología celular y molecular. 16° Edición. Editorial Promed. 2012. VIDEOGRAFÍA Regulación del ciclo celular. Nutrimente. Septiembre 2020. https://www.youtube.com/watch?v=oj2dFmuFcFk Mitosis. Fases explicadas. Tu Aula a un Click. Septiembre 2017. https://www.youtube.com/watch?v=IB8utopTL-c Meiosis paso a paso. Tu Aula a un Click. Septiembre 2017. https://www.youtube.com/watch?v=Mm2jrBw4-KY 31 Universidad Nacional de Tucumán Facultad de Medicina INTRODUCCIÓN A LA MEDICINA