El ADN como estructura involucrada en la reproducción celular

El ADN como estructura involucrada en la reproducción celular

Carolina Beltrán 

La información que se hereda de una célula a otra se encuentra en las moléculas de ácido desoxirribonucleico o ADN. Tras utilizar los datos de difracción de rayos X (obtenidos por Rosalind Franklin y Maurice Wilkins), Watson y Crick propusieron el modelo de la doble hélice de ADN.

Rosalind Franklin, Francis Crick  y James Watson


Cuando ocurre la división celular, el ADN de una célula se reparte entre dos nuevas células hijas. En las células procariontes la mayor parte del material genético esta en forma de una sola molécula larga y circular de ADN, que es el cromosoma, el cual se duplica antes de la división celular. cada uno de los cromosomas "hijos" se ancla a la membrana celular en polos opuestos de la célula. cuando la célula alcanza aproximadamente el doble de su tamaño original, y los cromosomas están separados, la membrana celular se invagina y se forma y una nueva pared que separa a las dos células nuevas y a sus duplicados cromosomicos.

Fases del ciclo celular

El ADN es importante para este proceso porque es el que lleva la información genética de la célula, ya que las unidades de ADN, llamadas genes, son las responsables de las características estructurales y de la transmisión de estas características de una célula a otra en la división celular.

La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que una célula inicial (llamada "madre") se divide para formar células hijas. Gracias a la división celular se produce el crecimiento de los organismos pluricelulares con el crecimiento de los Tejidos (biología) y la reproducción vegetativa en seres unicelulares.

Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división celular y suele estar asociada con la diferenciación celular. En algunos animales la división celular se detiene en algún momento y las células acaban envejeciendo. Las células senescentes se deterioran y mueren debido al envejecimiento del cuerpo. Las células dejan de dividirse porque los telómeros se vuelven cada vez más cortos en cada división y no pueden proteger a los cromosomas como tal”. 

La replicación no puede tener lugar si no está presente una secuencia de ADN particular, llamada origen de la replicación. Este origen de replicación es especifico de la especie: las enzimas de una bacteria no encontrarán nunca un origen de replicación de levadura o de hombre  Cuando la célula alcanza aproximadamente el doble de su tamaño originario, y los cromosomas están separados, ésta se invagina y se forma una nueva pared celular, que separa las dos nuevas células y a sus duplicados cromosómicos: se trata de la división por escisión, o corte en dos células hijas de tallas idénticas y conteniendo los mismos elementos estructurales y el mismo equipamiento cromosómico.

En los eucariotes, (donde el equipamiento cromosómico es complejo), el proceso o ciclo celular que asegura esta repartición equitativa de los cromosomas, mantiene una secuencia circular que incluye la mitosis, seguida por la citocinesis y, entre ésta y aquella, un período llamado interfase. Durante la interfase, la célula, se suceden los siguientes pasos:

a. (que comienza recién ocurrida la citocinesis del ciclo anterior) intensifica su actividad bioquímica y sintetiza ex-novo muchas de sus estructuras citoplasmática; se replican las mitocondrias o cloroplastos, en su caso, que lo hacen a partir de su propio ADN;

b. luego, sintetiza histonas y otras proteínas asociadas al ADN, proceso clave de la replicación; y

c. antes de la mitosis, los cordones filamentosos, resultantes de la duplicación de los cromosomas ocurrida en la etapa anterior, se enroscan y compactan y se completa la duplicación de los centríolos.

Sobreviene el momento de la mitosis, proceso que tiene la función de dirigir a los cromosomas de modo tal que cada nueva célula obtenga un complemento completo, es decir, que cada una tenga la misma cantidad de cromosomas que la célula madre (dotación diploide). La mitosis se desarrolla en todas las células de la estirpe directa y en las que siguen la línea original durante su crecimiento. Se lleva a cabo en cuatro fases principales que culmina el ciclo con la citocinesis que es la división del citoplasma. La citocinesis comienza durante la telofase de la mitosis y divide la célula en dos partes iguales, coincidiendo con la línea media del huso (ver gráfico). Difiere sensiblemente en los casos de células vegetales y animales: en estas últimas la citocinesis resulta de las constricciones de la membrana celular entre los dos núcleos; en aquellas el citoplasma se divide por la confluencia de vesículas para formar la placa celular, dentro de la cual después se formará la pared celular.

Hay dos tipos de reproduccion celular:

La meiosis

La meiosis ocurre en diferentes momentos del ciclo de vida de diferentes organismos. En muchos protistas y hongos ocurre inmediatamente después de la fusión de las células que se aparean. Las células son haploides y la meiosis restablece el número haploide después de la fecundación. 

Fases de la meiosis

Profase I

La replicación del ADN precede el comienzo de la meiosis I. Durante la profase I, los cromosomas homólogos se aparean y forman sinapsis, un paso que es único a la  meiosis. Los cromosomas apareados se llaman bivalentes, y la formación de quiasmas causada  por recombinación genética se vuelve aparente. La condensación de los cromosomas permite que estos sean vistos en el microscopio. Note que el bivalente tiene dos cromosomas y cuatro cromátidas, con un cromosoma de cada padre. 

Prometafase I

La membrana nuclear desaparece.  Un cinetocoro se forma por cada cromosoma, no uno por cada cromátida, y los cromosomas adosados a fibras del huso comienzan a moverse.

Metafase I

Bivalentes, cada uno compuesto de dos cromosomas (cuatro cromatidas) se alinean en el plato de metafase. La orientación es al azar, con cada homólogo paterno en un lado. Esto quiere decir que  hay un 50% de posibilidad de que las células hijas reciban el homólogo del padre o de la madre por cada cromosoma.

Anafase I

Los quiasmas se separan. Los cromosomas, cada uno con dos cromátidas, se mueven a polos opuestos. Cada una de las células hijas ahora es haploide (23 cromosomas), pero cada cromosoma tiene dos cromátidas.

Telofase I

Las envolturas nucleares se pueden reformar, o la célula puede comenzar rápidamente  meiosis II.

Citocinesis

Análoga a la mitosis dónde dos células hijas completas se forman.

Con base a este vídeo te podra ser fácil comprender y acercarte al tema de la meiosis de una manera básica y/o comprensible:

La mitosis:

Fases de la mitosis:

1. Profase

Al inicio de la Fase M, el ADN replicado que se encuentra enmarañado se condensa en una forma más compacta conocida como cromosoma. En el caso de los humanos tenemos 23 cromosomas. Como aún está preparándose para dividirse, los cromosomas aún están formados por las dos cromátidas (la original y la copia), unidas por un punto medio conocido como centrómero, dando la imagen típica de una X. No solo ocurre esto; cabe recordar que el material genético se encuentra en el interior de un núcleo, y para poder acceder a este, hace falta que se degrade la membrana que los envuelve. Además, se genera el huso mitótico, un conjunto de estructuras proteicas filamentosas (microtúbulos), que posteriormente actuarán como vías de transporte de los cromosomas.

2. Metafase

Cuando estos microtúbulos mencionados se unen al centrómero de los cromosomas y se alinean justo en el centro de la célula es cuando ocurre la metafase. Ya se está en el punto en el que se separa el contenido genético. Es una fase de la mitosis que resulta rápida.

3. Anafase

En esta fase de la mitosis entenderéis cómo actúa el huso mitótico. Lo que hace es separar las cromátidas hermanas y las arrastra a polos opuestos, como si fueran una caña de pescar que está recogiendo el sedal. Así se consigue tener el mismo contenido genético en las dos nuevas células.

4. Telofase

Una vez en lados opuestos, los cromosomas se descondensan en su forma habitual y se regenera el núcleo que los contiene. Junto a ello se produce la citocinesis, es decir, la partición en dos células. Este proceso se inicia al final de la anafase, y consiste en el caso de las células animales en un anillo contráctil que estrangula la membrana celular más o menos por el centro, como si fuera un globo, hasta conseguir que se generen dos células independientes.

El resultado final de la mitosis es la formación de dos células hermanas en interfase, ya que contienen el mismo contenido genético y no ha habido ninguna modificación de este, simplemente se ha replicado. Cabe destacar que cualquier anomalía en este proceso lo detiene de inmediato.

Aqui hay una animación para un mejor entendimiento:http://www.cellsalive.com/mitosis.htm

Reproducción celula(2011, 23 febrero). Recuperado 24 noviembre, 2018, de http://www.maph49.galeon.com/mitosis/prophase.html

Miguel Zahonero Bermejo, M. Z. (2018, 22 noviembre). Las 4 fases de la mitosis: así se duplica la célula. Recuperado 24 noviembre, 2018, de https://psicologiaymente.com/salud/fases-de-mitosis

Reproducción celular. (2011, 23 febrero). Recuperado 24 noviembre, 2018, de https://myprofeciencias.wordpress.com/2011/02/23/reproduccin-celular/