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DIVISIÓN CELULAR
La división celular es una parte muy importante del ciclo celular en la que
una célula inicial se divide para formar células hijas. Gracias a la división
celular se produce el crecimiento de los seres vivos. En los organismos
pluricelulares este crecimiento se produce gracias al desarrollo de
los tejidos y en los seres unicelulares mediante la reproducción vegetativa.
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 teloneros se vuelven cada vez más cortos en cada división y no pueden
proteger a los cromosomas como tal.
Tipos de reproducción no asociados a la células Procariotas
Bipartición: es la división de la célula madre en dos células hijas, cada
nueva célula es un nuevo individuo con estructuras y funciones idénticas a
la célula madre. Este tipo de reproducción la presentan organismos
como bacterias, amebas y algas.
Gemación: se presenta cuando unos nuevos individuos se producen a partir
de yemas. El proceso de gemación es frecuente
en esponjas, celentéreos, briozoos. En una zona o varias del organismo
progenitor se produce una invaginación o yema que se va desarrollando y
en un momento dado sufre una constricción en la base y se separa del
progenitor comenzando su vida como nuevo ser. Las yemas hijas pueden
presentar otras yemas a las que se les denomina yemas secundarias.
En algunos organismos se pueden formar colonias cuando las yemas no se
separan del organismo progenitor. En las formas más evolucionadas
de briozoos se observa en el proceso de gemación que se realiza de forma
más complicada. La gemación es el proceso evolutivo del ser vivo por
meiosis. El número de individuos de una colonia, la manera en que están
agrupados y su grado de diferenciación varía y a menudo es característica
de una especie determinada. Los briozoos pueden originar nuevos
individuos sobre unas prolongaciones llamados estolones y al proceso se le
denomina descolonización.
Ciertas especies de animales pueden tener gemación interna, yemas que
sobreviven en condiciones desfavorables, gracias a una envoltura
protectora. En el caso de las esponjas de agua dulce, las yemas tienen una
cápsula protectora y en el interior hay sustancia de reserva. Al llegar la
primavera se pierde la cápsula protectora y a partir de la yema surge la
nueva esponja. En los briozoos de agua dulce se produce una capa
de quitina y de calcio y no necesitan sustancia de reserva pues se
encuentra en estado de hibernación.
Esporulación: es lo que se encuentra debajo de las frondes en el helecho
(fecundación) esputación o esporo génesis consiste en un proceso
de diferenciación celular para llegar a la producción de células
reproductivas dispersivas de resistencia llamadas esporas. Este proceso
ocurre en hongos, amebas, líquenes, algunos tipos de
bacterias, protozoos, esporozoos (como el Plasmodium causante
de malaria), y es frecuente
en vegetales (especialmente algas, musgos y helechos), grupos de muy
diferentes orígenes evolutivos, pero con semejantes estrategias
reproductivas, todos ellos pueden recurrir a la formación células de
resistencia para favorecer la dispersión. Durante la esporulación se lleva a
cabo la división del núcleo en varios fragmentos, y por una división celular
asimétrica una parte del citoplasma rodea cada nuevo núcleo dando lugar a
las esporas. Dependiendo de cada especie se puede producir un número
parciable de esporas y a partir de cada una de ellas se desarrollará un
individuo independiente.
La división celular es el proceso por el cual el material celular se divide
entre dos nuevas células hijas. En los organismos unicelulares esto
aumenta el número de individuos de la población. En las plantas y
organismos multicelulares es el procedimiento en virtud del cual crece el
organismo, partiendo de una sola célula, y también son reemplazados y
reparados los tejidos estropeados.
Procesos de división celular
Interfase es la preparación de las células para la división.
Mitosis es la forma más común de la división celular en las
células eucariotas. Una célula que ha adquirido determinados
parámetros o condiciones de tamaño, volumen, almacenamiento de
energía, factores medioambientales, puede replicar totalmente su
dotación de ADN y dividirse en dos células hijas, normalmente iguales.
Ambas células serán diploides o haploides, dependiendo de la célula
madre.
Meiosis es la división de una célula diploide en cuatro células haploides.
Esta división celular se produce en organismos multicelulares para
producir gametos haploides, que pueden fusionarse después para
formar una célula diploide llamada cigoto en la fecundación.
Los seres pluricelulares reemplazan su dotación celular gracias a la división
celular y suele estar asociada a 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. Las células cancerosas son inmortales.
Una enzima llamada telomerasa permite a estas células dividirse
indefinidamente.
La característica principal de la división celular en organismos eucariotas es
la conservación de los mecanismos genéticos del control del ciclo celular y
de la división celular, puesto que se ha mantenido prácticamente
inalterable desde organismos tan simples como las levaduras a criaturas
tan complejas como el ser humano, a lo largo de la evolución biológica.
Factores que explican la división celular
Una teoría afirma que existe un momento en el que la célula comienza a
crecer mucho, lo que hace que disminuya la proporción área/volumen.
Cuando el área de la membrana de la célula es mucho más pequeña en
relación con el volumen total de ésta, se presentan dificultades en
la reabsorción y en el transporte de nutrientes, siendo así necesario que se
produzca la división celular.
Hay tres tipos de reproducción celular: la fisión binaria, relativamente
simple y dos tipos más complicados que implican tanto la mitosis o la
meiosis.
La fisión binaria
Los organismos como las bacterias típicamente tienen un solo cromosoma.
Al inicio del proceso de fisión binaria, la molécula de ADN del cromosoma
de la célula se replica, produciendo dos copias del cromosoma. Un aspecto
clave de la reproducción celular de la bacteria es asegurarse de que cada
célula hija recibe una copia del cromosoma. Citocinesis es la separación
física de las dos células hijas nuevas.
Reproducción celular que involucra la mitosis.
La mayoría de los organismos eucariotas como los humanos tienen más de
un cromosoma. Con el fin de asegurarse de que una copia de cada
cromosoma sea segregado en cada célula hija se utiliza el huso mitótico.
Los cromosomas se mueven a lo largo de los micro túbulos largos y
delgados como los trenes en movimiento a lo largo de las vías del tren. Los
seres humanos son diploides, tenemos dos copias de cada tipo de
cromosoma, uno del padre y uno de la madre.
Reproducción celular que involucra la meiosis.
Las células sexuales, denominadas también «gametos», son producidas por
meiosis. Para la producción de esperma hay dos pasos (citocinesis) que
producen un total de cuatro células N, cada una con la mitad del número
normal de cromosomas. La situación es diferente: en los ovarios la
producción de huevos en uno de los cuatro conjuntos de cromosomas que
se segrega se coloca en una célula huevo grande, listo para ser combinado
con el ADN de una célula de esperma (véase la meiosis para más detalles).
ESPERMATOGÉNESIS
La espermatogénesis es un proceso que se lleva a cabo en los testículos
(gónadas), que son las glándulas sexuales masculinas. En su interior se
encuentran los túbulos seminíferos, pequeños conductos enrollados de
30-60 cm de longitud y 0,2 mm de diámetro cada uno. Los dos testículos
contienen alrededor de un millar de túbulos seminíferos. En el epitelio de
los túbulos asientan las células germinativas o espermatogonias y las
células de Sertoli. El corte transversal del túbulo seminífero permite
distinguir las diferentes etapas de la espermatogénesis, por ejemplo,
espermatogonias en la capa basal, espermatocitos en división meiótica o
liberación de espermatozoides hacia el lumen del túbulo.
La espermatogénesis es el aumento o crecimiento, maduración,
transformación y la liberación del empaquetamiento del ADN de
los espermatozoides en la pubertad. También es el mecanismo encargado
de la producción de espermatozoides; es la gametogénesis en el hombre.
Este proceso se produce en las gónadas, activado por la hormona Gn RH
que se produce en el hipotálamo, y la maduración final de los
espermatozoides se produce en el epidídimo. La espermatogénesis tiene
una duración aproximada de 62 a 75 días en la especie humana, y consta
de tres fases o
etapas: mitosis oespermatocitogénesis, meiosis y espermiogénesis o esper
miohistogénesis. A veces incluye aterogénesis y retrogénesis.
ESPERMATOGËNES O ESPERMATICITOGENËNES
Los espermatozoides son células haploides que tienen la mitad de los
cromosomas que una célula somática, son móviles y son muy
diferenciadas. La reducción en ellas se produce mediante una división
celular peculiar, la meiosis en el cuál una célula diploide (2n),
experimentará dos divisiones celulares sucesivas sin un paso de
duplicación del ADN entre dichas divisiones, con la capacidad de generar
cuatro células haploides (n). En este proceso es necesario pasar de
unas células diploides, inmóviles e indiferenciadas a otras haploides,
móviles y muy diferenciadas.
Un importante hecho a resaltar, es que mientras las divisiones
educacionales de la meiosis se conservan en cada reino eucariota, la
regulación de la meiosis en mamíferos se diferencia dramáticamente entre
machos y hembras; entre estas diferencias, se encuentran seis:
Meiosis iniciada continuamente a partir de las poblaciones de células
madre correspondientes.
Cuatro gametos producidos por ciclo mientras que en la ovogénesis es
solo uno (un óvulo funcional y tres cuerpos polares).
Meiosis completada en días o incluso semanas
La meiosis y diferenciación se produce continuamente sin
aprestamiento del ciclo celular.
La diferenciación de gametos ocurre bajo un precursor haploide, luego
de que la meiosis termina.
Los cromosomas sexuales son excluidos de recombinación y
transcripción durante la primera profase meiótica.
La espermatogénesis, en la especie humana, se produce en ondas a todo lo
largo de los túbulos seminíferos, por lo que zonas adyacentes del mismo
túbulo muestran espermatocitogénesis y espermiogénesis en diversas
fases. Así, el proceso comienza cuando las células indiferenciadas de los
túbulos seminíferos de los testículos se multiplican. Para que la
espermatogénesis se lleve a cabo de forma sincronizada, se establecen
entre las células puentes de citoplasma que permiten que todas las células
que se localizan en el mismo corte transversal del túbulo seminífero se
desarrollen a la vez y las señales de diferenciación no afecten a células
diferentes.
Estas células germinales dan lugar a células madre de los
espermatogonios, a partir de las cuales surgen las células que se
diferenciaran a espermatocitos primarios tras la mitosis correspondiente de
las células de tipo A. Las espermatogonias de tipo A, entonces, a través de
repetidos ciclos de mitosis producen nuevas espermatogonias y mantienen
así la reserva celular. Estas células se caracterizan por poseer un gran
núcleo redondo u oval de cromatina condensada, en el que pueden
encontrarse el núcleo periférico y una vacuola nuclear. La producción de
espermatogonias de tipo A marca el inicio de la espermatogénesis, donde
todas estas células son diploides.
Existen varios tipos de espermatogonias tipo A según el aspecto de sus
núcleos celulares:
Espermatogonias oscuras Ad, las cuales solo se dividen cuando tiene
lugar una reducción drástica de espermatogonias, y además se cree que
estas células representan las células madre del sistema y que su
división mitótica produce más células de tipo Ad y algunas de tipo Ap.
Espermatogonias pálidas Ap, las cuales dan lugar a más
espermatogonias del mismo tipo o a espermatogonias de tipo B. Las
primeras, dan lugar a células hijas unidas entre si por puentes
citoplasmáticos, mientras que las segundas se originan por maduración
de las primeras.
Las espermatogonias de tipo B se dividen por mitosis produciendo más
células de su tipo; estas células, maduraran por grupos de unas 100
espermatogonias produciendo espermatocitos primarios y eventualmente
espermatozoides; también cabe resaltar que las espermatogonias de este
tipo, se caracterizan por carecer de una vacuola nuclear. No se conoce aún
qué causa que este tipo de espermatogonias siga el camino hacia la
diferenciación celular, antes que el de auto-renovación; tampoco es
conocido qué estimula a estas células para entrar en división meiótica en
vez de división mitótica.
La espermatogénesis o gametogénesis masculina es un proceso que se da
cuando el individuo llega a la madurez sexual, es decir, cuando se inicia la
etapa de la pubertad. Este proceso está regulado principalmente por la
sobre expresión de la proteína BMP8b la cual es necesaria para la iniciación
y el mantenimiento de las células madre de la línea germinal. Esta proteína
es sintetizada en las espermatogonias. El proceso empieza cuando se da
una sobre expresión de BMP8b. Los tubos seminíferos que hasta el
momento se encontraban cerrados, se abren en esta etapa.
En general el proceso de espermatogénesis dura alrededor de dos meses y
consta básicamente de 4 etapas.
La primera se llama fase de proliferación. En esta se da la multiplicación
de las células germinales por medio de mitosis y el resultado son las
espermatogonias (2n).
La segunda fase es la de crecimiento. Las espermatogonias de tipo B
aumentan de tamaño y se transforman en espermatocitos de primer
orden que migran al compartimiento adluminal del túbulo seminifero1
antes de comenzar la primera división meiótica mientras siguen siendo
diploides.
La tercera fase se conoce como la fase de maduración. Cada
espermatocito sufre su primera división meiótica lo cual da como
resultado dos espermatocitos de segundo orden (n). Posteriormente
estos sufren la segunda división meiótica a partir de la cual surgen dos
espermátidas (n).
Finalmente, se da la última etapa que se conoce como la
espermiogénesis en las que las espermátidas se vuelven
espermatozoides. Para que esto ocurra se da un proceso de
diferenciación en el que por un lado el núcleo se va hacia uno de los
polos celulares y por el otro lado el centrosoma da lugar por medio de
una división a dos centríolos. Uno de estos centríolos que se sitúa cerca
al núcleo forma la placa basal mientras que el otro, que se sitúa más
lejos del núcleo, da lugar al filamento axial.
Estas células, se reconocen fácilmente por sus abundantes citoplasmas y
sus grandes núcleos, que contienen grumos gruesos o finas hebras de
cromatina; además, también están unidas por un puente citoplasmático
conspicuo como se mencionó con anterioridad que regula el proceso de
división de forma que todas las células involucradas reciban la señal de
hacer meiosis a la vez mediante diferentes iones o moléculas; dichas
uniones citoplasmáticas solo se romperán una vez los espermatozoides
sean liberados en la luz del túbulo seminifero1. Así, es en estas células
donde sucede la meiosis por primera vez: La meiosis I dará lugar a dos
espermatocitos de segundo orden; estos espermatocitos secundarios, son
entonces más pequeños, y progresan con rapidez a la segunda división
meiotica, por lo que rara vez son visibles. Tras la meiosis II resultarán
cuatro espermáticas (gracias a la meiosis, de una célula diploide surgen
cuatro células haploides (gametos)).
En los tubos seminíferos podemos encontrar grupos de células en los
distintos estadios de maduración descritos. Estos grupos pueden alcanzar
hasta las 100 células en sincronía, distribuyéndose helicoidalmente a lo
largo de tubo. No obstante, nunca podremos observar todos los estadios al
mismo tiempo. Este fenómeno se conoce como onda espermatogénica.
OVOGËNESIS
La ovogénesis es la gametogénesis femenina, es decir, es el desarrollo y
diferenciación del gameto femenino u ovocito mediante una división
meiótica. En este proceso se produce a partir de una célula
diploide una célula haploide funcional (el ovocito), y dos células haploides
no funcionales (los cuerpos polares).
Las ovogonias se forman a partir de las células germinales primordiales
(CGP). Se originan en el epiblasto a partir de la segunda semana y migran
por el intestino primitivo a la zona gonadal indiferenciada alrededor de la
quinta semana de gestación. Una vez en el ovario, experimentan mitosis
hasta la vigésima semana, momento en el cual el número de ovogonias ha
alcanzado un máximo de 7 millones esta cifra se reduce a 40 000 y solo
400 serán ovuladas a partir de la pubertad hasta la menopausia alrededor
de los 50 años. Desde la semana octava, hasta los 6 meses después del
nacimiento, las ovogonias se diferencian en ovocitos primarios que entran
en la profase de la meiosis y comienza a formarse el folículo, inicialmente
llamado folículo primordial. El proceso de meiosis queda detenido en la
profase por medio de hormonas inhibidoras hasta la maduración sexual.
Meiosis en la ovogénesis
El gameto femenino provee al futuro embrión, además de un núcleo
haploide, reservas de enzimas, mARNs,organelos y sustratos metabólicos.
Algunas especies producen miles o millones de óvulos a lo largo de su
ciclo de vida (como los erizos de mar y las ranas), mientras que otras
solamente producen unos cuantos (mamíferos). En las primeras,
existen células madre llamadas ovogonias que perduran durante toda la
vida del organismo, replicándose y autor renovándose. En las especies con
un limitado número de gametos, la ovogonia se divide durante los estados
embrionarios tempranos para generar toda la dotación de óvulos de la
hembra. Por ejemplo, en los seres humanos se llega a tener
aproximadamente 7 millones de ovogonias hacia el séptimo mes de
gestación, tiempo a partir del cual este número disminuye drásticamente.
Las ovogonias que sobreviven este proceso se convierten en ovocitos
primarios y entran en una fase de meiosis. Estos atraviesan la profase I
hasta la fase diploteno y entran en un estadio llamado dictioteno y su
desarrollo se detiene por la acción del factor de inhibición de la meiosis.
Solamente hasta que la hembra madure sexualmente se continuará
la meiosis, por lo que algunos ovocitos primarios son mantenidos en el
dictioteno durante más de 50 años. Aproximadamente 400 de los ovocitos
primarios originales maduran en el tiempo de vida de una mujer normal.
De 24 a 48 horas antes de la ovulación se da un pico de la hormona
luteinizante que da inicio a la meiosis II y esta se vuelve a detener en el
segundo arresto meiótico (metafase II) 3 horas antes de que se de la
ovulación por el factor p37mos y no se reanudara hasta que un
espermatozoide fecunde al óvulo.
Durante la telofase, cuando los ovocitos primarios prosiguen con la
meiosis, una de las células descendientes prácticamente no contiene
citoplasma, mientras que la otra descendiente, tiene casi la totalidad de los
constituyentes celulares. Esta primera célula se conoce como cuerpo polar
y la otra como ovocito. Al entrar a la meiosis II dicho ovocito secundario,
nuevamente tiene lugar una repartición del citoplasma desigual en la que la
célula que recibe un poco más que un núcleo haploide formará otro cuerpo
polar y la que recibe la mayor parte de los componentes citoplasmáticos
formará el óvulo femenino ya maduro.
