Reproducción de Células Somáticas (Mitosis)

La mitosis es una secuencia ordenada de eventos mediante los cuales las células somáticas duplican su contenido y se dividen en dos. Una célula somática es cualquier célula del cuerpo, excepto los gametos masculinos (espermatozoides) y femeninos (óvulos).

Cada una de las células somáticas humanas tiene en su interior 46 cromosomas. Cuando estas células se dividen, cada célula hija recibirá una copia exacta a la de la madre, con el mismo número y tipo de cromosomas. Así, una célula madre diploide (2n) dará origen a dos células hijas diploides (2n) idénticas a la madre. Este tipo de división permite reemplazar células dañadas y células muertas.

En la división celular somática, cuando se divide el núcleo se denomina mitosis (o cariocinesis) y cuando se divide el citoplasma se denomina citocinesis.

El Ciclo Celular

El ciclo celular de una célula tiene tres fases principales: interfase, mitosis y citocinesis. El tiempo para que se puedan completar estas tres fases puede variar desde pocas horas hasta varios días, dependiendo del tipo de célula y de factores externos como la temperatura o la disponibilidad de nutrientes.

Interfase

En esta fase, la célula está ocupada en la actividad metabólica, preparándose para la mitosis. Debe duplicar su ADN, sintetizar proteínas relacionadas con el ADN de los cromosomas, producir una reserva de orgánulos y ensamblar estructuras necesarias para la mitosis. Dentro de la interfase se encuentran las etapas G1, S y G2.

Fase G1

Su denominación proviene del inglés Gap, que se traduce como ‘intervalo’. Aquí comienza la interfase después de la división celular. Es un periodo de crecimiento general para la célula; el citoplasma aumenta, casi duplicando el tamaño celular. Comienza la biosíntesis de proteínas y ARN, y se produce la duplicación de los orgánulos citoplasmáticos. La duración de este periodo varía según el tipo de célula, desde días hasta años. Si una célula se detiene en esta fase o entra en latencia, se denomina punto R o punto de restricción. Esta fase es muy variable, pudiendo ser muy rápida (como en las células de crecimiento) o muy lenta (como en las células embrionarias).

Fase S

En este periodo comienza la síntesis y replicación del ADN; para que esta acción se inicie, es necesaria la duplicación del centriolo y la síntesis de proteínas. Este periodo finalizará cuando el contenido del ADN se haya duplicado y los cromosomas se hayan replicado. Es decir, cada uno de los 46 cromosomas (23 pares) estará constituido por dos cromátidas hermanas idénticas, las cuales se harán visibles en una de las fases de la mitosis.

Fase G2

En esta fase, la célula aumenta su tamaño, produce proteínas y orgánulos adicionales para la división celular, y verifica que el ADN esté correctamente replicado.

Mitosis (Cariocinesis)

También conocida como cariocinesis, es el proceso en el que los 46 cromosomas condensados, que ya se duplicaron (diploides) durante la interfase, se vuelven visibles para su observación al microscopio óptico. Las fases de la mitosis son:

  • Profase
  • Metafase
  • Anafase
  • Telofase

Las células hijas resultantes serán genéticamente idénticas a la célula madre. Cada una recibirá 46 cromosomas (23 pares), siendo diploides (2n), ya que poseen un cromosoma paterno y otro materno para formar los pares al iniciar la mitosis.

Profase

En esta fase, el núcleo aumenta de tamaño. La cromatina se condensa y forma una serie de filamentos individuales engrosados y cortos, conocidos como cromosomas. Estos están divididos longitudinalmente en filamentos paralelos unidos por un centrómero, recibiendo el nombre de cromátidas hermanas. En este periodo, la célula biosintetiza diversas moléculas y comienza el ensamblaje de estructuras que actuarán durante la mitosis y la citocinesis. Al finalizar este periodo, la envoltura nuclear se desintegra, dando paso a la mitosis.

Paralelamente, los centriolos se duplican y comienzan a migrar hacia los polos. El nucléolo se desintegra y la membrana nuclear desaparece. La separación de los centriolos da lugar a la formación del huso acromático, que permitirá el movimiento de los cromosomas en las siguientes fases. Esta es la fase más larga de la mitosis, durando aproximadamente el 60% del tiempo total.

Metafase

En esta fase, las fibras del huso acromático, formadas por los centriolos, alinean los cromosomas en el plano ecuatorial de la célula. En esta etapa, la estructura doble de cada cromosoma es claramente visible. Esta organización asegura que, en la siguiente fase, cuando las cromátidas hermanas se separen, cada célula hija reciba la cantidad exacta de cromosomas.

Anafase

Es la etapa más rápida de la mitosis. Las cromátidas hermanas se separan por la división del centrómero y migran hacia los polos opuestos de la célula, guiadas por el huso acromático. El citoplasma comienza a compactarse y se forma un surco en la línea ecuatorial, que marcará el punto de división de la célula en dos partes idénticas, cada una con 46 cromosomas.

Telofase

En esta etapa, los cromosomas en cada polo comienzan a descondensarse, dejando de ser visibles al microscopio óptico. El huso acromático comienza a dispersarse. Se reforman las envolturas nucleares alrededor de los cromosomas que migraron a cada polo en ambas células hijas, y finalmente, el nucléolo reaparece en cada núcleo.

Citocinesis (Mitosis)

También conocida como la división del citoplasma, comienza durante la telofase. En la placa ecuatorial se origina un surco de segmentación que se va marcando gradualmente hasta la separación completa de la célula en dos células hijas.

Reproducción de Células Sexuales (Meiosis)

La meiosis es un tipo de división celular que ocurre exclusivamente en células germinales o gametos de plantas y animales superiores que se reproducen sexualmente. Estas incluyen las células germinales femeninas (ovocitos primarios) y las células germinales masculinas (espermatocitos primarios).

Para que ocurra la reproducción sexual, se requiere la participación de dos progenitores y que se produzca la fecundación (unión del gameto masculino con el gameto femenino). Este proceso resulta en la combinación de información genética de ambos progenitores, dando origen a una nueva identidad genética en el descendiente.

Es importante recordar que las células somáticas son diploides (2n), es decir, poseen 23 pares o 46 cromosomas. En cambio, las células sexuales (gametos) son haploides (n), lo que significa que solo tienen 23 cromosomas (22 autosomas y un cromosoma sexual). Por ello, es imprescindible que se unan con otra célula sexual para formar un individuo diploide con 46 cromosomas. Por ejemplo, un espermatozoide haploide (n) más un óvulo haploide (n), resultan en n + n = 2n, formando una nueva célula llamada cigoto, que será 2n o diploide.

En la meiosis, la dotación cromosómica se reduce a la mitad (célula haploide), lo cual se complementa en la etapa de la fecundación. Este proceso permite nuevas combinaciones de material genético dentro de los cromosomas. Consta de dos divisiones celulares sucesivas con algunas diferencias, denominadas: Primera División Meiótica (Meiosis I) y Segunda División Meiótica (Meiosis II).

Primera División Meiótica (Meiosis I)

También conocida como etapa reduccional, da comienzo con la primera división reductora. Está compuesta por fases análogas a las de la mitosis: Profase I, Metafase I, Anafase I y Telofase I. Sin embargo, presenta variaciones significativas respecto a una mitosis normal, especialmente en la Profase I.

Profase I

Es un proceso lento y prolongado en comparación con la profase mitótica, debido a que los cromosomas homólogos intercambian material hereditario a través de un apareamiento. Se divide en cinco estadios o subfases:

  • Leptonema

    El núcleo aumenta de tamaño. Los cromosomas se vuelven más nítidos y sus cromómeros se dividen en dos cromátidas que se orientan hacia los centriolos.

  • Cigoteno

    Los cromosomas homólogos maternos y paternos se aparean, formando díadas. Estas se acortan y engrosan, realizando así la sinapsis.

  • Paquiteno

    Los cromosomas homólogos pasan de la díada a la tétrada (o bivalente), observándose cuatro cromátidas juntas. En esta etapa, intercambian segmentos entre ellas, un proceso conocido como entrecruzamiento (crossing-over), que da lugar a la variabilidad genética.

  • Diploteno

    Comienza la separación de los cromosomas homólogos, que se repelen entre sí. Sin embargo, la separación no es completa debido a la unión en los quiasmas.

  • Diacinesis

    Los cromosomas se contraen aún más. Al final de esta fase, los cromosomas homólogos permanecen unidos solo por sus extremos. El núcleo se desorganiza y la envoltura nuclear desaparece.

Metafase I

Los pares de cromosomas homólogos (tétradas) se alinean en el plano ecuatorial de la célula, unidos a las fibras del huso acromático por sus centrómeros.

Anafase I

Los cromosomas homólogos (cada uno compuesto por dos cromátidas hermanas) se separan y migran hacia los polos opuestos de la célula. A diferencia de la mitosis, las cromátidas hermanas no se separan en esta fase. Al final de la Anafase I, cada polo recibe un conjunto haploide de cromosomas (23 cromosomas duplicados), lo que significa que la dotación cromosómica se ha reducido a la mitad.

Telofase I

Los cromosomas (cada uno aún con dos cromátidas) llegan a los polos. El huso acromático desaparece. En algunos casos, se forma una nueva membrana nuclear alrededor de los 23 cromosomas en cada polo, y el citoplasma se divide de manera más o menos igualitaria.

Citocinesis (Meiosis I)

Se divide la membrana celular, resultando en dos células hijas haploides (n), ya que cada una contiene 23 cromosomas (cada uno con dos cromátidas). Este es el punto de la reducción cromosómica. Después de esta fase, puede haber un breve periodo de intercinesis (sin replicación de ADN) antes de que las células pasen a la siguiente división.

Segunda División Meiótica (Meiosis II)

También conocida como Meiosis II, esta división ocurre en las dos células haploides resultantes de la Meiosis I. A diferencia de la interfase mitótica, en esta etapa no hay duplicación de ADN. Cada célula pasará por fases similares a las de la mitosis.

Profase II

La membrana nuclear (si se formó en Telofase I) desaparece. Los centriolos (si están presentes) se duplican y migran hacia los polos, formando el huso acromático. Los cromosomas (que aún constan de dos cromátidas) se condensan e inician su migración hacia el centro de la célula.

Metafase II

Los cromosomas (cada uno con dos cromátidas) se alinean en la placa ecuatorial, preparados para la separación de sus cromátidas hermanas, guiados por el huso acromático.

Anafase II

El centrómero de cada cromosoma se divide, y las cromátidas hermanas se separan, migrando hacia los polos opuestos de la célula. Cada cromátida separada ahora se considera un cromosoma simple.

Telofase II

Los cromosomas simples llegan a los polos. El huso acromático se desintegra. Se reforman las envolturas nucleares alrededor de los cromosomas, que comienzan a descondensarse y se transforman en cromatina. El citoplasma de cada célula se divide de manera igualitaria.

Citocinesis (Meiosis II)

Se divide la membrana celular, resultando en dos células hijas haploides (n) por cada célula que entró en Meiosis II, cada una con 23 cromosomas simples. En resumen, a partir de una célula diploide (2n) con 46 cromosomas, la meiosis produce cuatro células hijas haploides (n), cada una con 23 cromosomas. Es crucial destacar que estas cuatro células hijas son genéticamente distintas entre sí y de la célula madre, debido al entrecruzamiento y la segregación independiente de los cromosomas.

Duración de la Meiosis

La duración de la meiosis es muy variable entre el varón y la mujer. En las mujeres, la meiosis inicia en el estado embrionario, deteniéndose en el diploteno de la Profase I hasta la pubertad. En los varones, el proceso es continuo a partir de la adolescencia, aunque con algunas diferencias en la regulación y el ritmo.