Mitosis y Meiosis: Procesos de División Celular

Mitosis

La mitosis es el proceso mediante el cual se reparte el material cromosómico entre las dos células hijas, con lo cual asegura que la información genética se transmite sin variación de una célula a otras. Este proceso se da en organismos unicelulares y pluricelulares, eucariotas y procariotas.

Profase

Se caracteriza por una reorganización de la arquitectura de la célula. El nucléolo empaqueta toda su maquinaria de transcripción y la reparte entre los distintos cromosomas organizadores del nucléolo, lo que provoca su desintegración. Los cromosomas duplicados en la fase S se condensan y comienzan a hacerse visibles con sus dos cromátidas unidas por un centrómero. Los microtúbulos del citoesqueleto se reorganizan y se forma el huso mitótico que servirá para arrastrar las cromátidas de cada cromosoma hacia los polos opuestos de la célula. En las células vegetales, que carecen de centríolo, los microtúbulos del huso parten de dos zonas más densas del citoplasma que ejercen la función de organizadores microtubulares. En las células animales, el centrosoma contiene dos pares de centríolos, debido a la duplicación que experimentaron durante la fase S. Cuando comienza la profase, el centrosoma se divide en dos partes iguales, cada una de las cuales contiene un diplosoma. En cada mitad del centrosoma comienzan a crecer los microtúbulos por sus extremos más positivos. Al final de la profase, la lámina fibrosa se disgrega y empieza a desaparecer la envoltura nuclear, mezclándose el material nuclear y el citoplasmático.

Metafase

Se caracteriza porque los cromosomas se sitúan en el ecuador del huso y alcanzan su máximo grado de empaquetamiento, presentando sus dos cromátidas dispuestas en forma de X. Se completa la desaparición de la membrana nuclear y del huso mitótico, extendiéndose de un polo al otro de la célula. Los microtúbulos polares del huso se alargan mediante la polimerización de sus extremos más positivos en dirección a los cromosomas. Cuando un microtúbulo polar se encuentra con el cinetocoro de un cromosoma lo captura, mientras que los microtúbulos restantes siguen buscando cinetocoros. Los microtúbulos cinetocóricos, tras una serie de extensiones, sitúan a los cromosomas en el plano ecuatorial del huso, de manera que uno de los cinetocoros se une a los microtúbulos que provienen de uno de los polos y el otro cinetocoro hermano se une a los microtúbulos que provienen del polo opuesto. Así, cada cromátida mira hacia un polo de la célula.

Anafase

En esta etapa, los cromosomas se rompen por el centrómero y las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan bruscamente. A partir de este momento, cada cromátida se transforma en un cromosoma individual. En la anafase se produce un desplazamiento de los grupos de cromátidas, que son arrastradas hacia los polos de la célula por el acortamiento progresivo de los microtúbulos cinetocóricos.

Telofase

Se caracteriza porque cada grupo de cromátidas, con la misma información genética, alcanza un polo opuesto de la célula. Los microtúbulos polares se alargan, mientras que los microtúbulos cinetocóricos se acortan hasta desaparecer, de manera que las cromátidas llegan a los polos de la célula. Alrededor de cada grupo de cromátidas comienzan a formarse de nuevo la lámina fibrosa y la doble membrana nuclear. Las cromátidas, que ahora son los nuevos cromosomas, comienzan a desenrollarse, adoptando de nuevo la estructura de fibra de cromatina. Los microtúbulos del huso se sueldan y forman un eje en el centro de la célula, que se rompe a la vez que se inicia la citocinesis.

Meiosis

Es un tipo especial de división celular que se realiza mediante dos divisiones celulares sucesivas, tras las cuales se obtienen cuatro células hijas haploides genéticamente distintas entre sí que contienen la mitad del número de cromosomas que la célula madre diploide de la que proceden. Inicialmente, la meiosis no difiere mucho de la mitosis, ya que durante la interfase se replican los centríolos y el ADN, de manera que cada cromátida origina una cromátida hermana y ambas se unen por un centrómero. Pero a partir de este momento, transcurren dos divisiones sucesivas que no son dos mitosis, y cada una de las cuales se subdivide a su vez en cuatro fases.

Primera División Meiótica

Profase I

Es la fase más prolongada y en ella se producen los acontecimientos más relevantes de la meiosis. Durante todo este tiempo, la envoltura nuclear permanece intacta al mismo tiempo que se desintegra el núcleo y se forman los microtúbulos del huso. Se divide a su vez en varias etapas:

• Leptoteno: Se inicia la asociación de los cromosomas homólogos, aunque en ellos no se distinguen las cromátidas hermanas y permanecen unidos por sus extremos a la lámina fibrosa, mediante una estructura llamada placa de unión.
• Zigoteno: Cada par de cromosomas homólogos comienzan a asociarse estrechamente hasta alinearse punto por punto mediante la sinapsis. Tiene lugar mediante la formación de una estructura proteínica entre cada par de cromosomas homólogos denominada complejo sinaptonémico.
• Paquiteno: El complejo sinaptonémico mantiene a los cromosomas homólogos estrechamente unidos y alineados uno con el otro, y se produce el intercambio de fragmentos cromatídicos entre cromátidas hermanas. Una vez completada la sinapsis, tiene lugar el entrecruzamiento. Cada par de cromosomas homólogos, íntimamente unidos, recibe el nombre de bivalente. Como consecuencia del entrecruzamiento, se produce roturas en el ADN de las cromátidas entrecruzadas y tiene lugar la recombinación génica.
• Diploteno: Comienza la separación de cada par de homólogos y comienzan a ser visibles las dos cromátidas de cada cromosoma. Los complejos sinaptonémicos desaparecen y los cromosomas homólogos se separan, aunque permanecen unidos por los puntos en los que ha tenido lugar el entrecruzamiento, denominados quiasmas.
• Diacinesis: En la fase final de la profase I, su alto grado de empaquetamiento permite visualizar perfectamente las tétradas formadas por dos cromátidas de cada cromosoma. Se acentúa la repulsión entre cromosomas homólogos.

Metafase I

En la placa ecuatorial se sitúan las tétradas, de manera que el plano ecuatorial corta los quiasmas y separa los cromosomas homólogos, pero no atraviesa los centrómeros ni separa las cromátidas hermanas. Esto se debe a que los dos cinetocoros de cada cromosoma se fusionan y actúan como uno solo, de manera que los microtúbulos cinetocóricos de un polo se unen al cinetocoro fusionado de un cromosoma.

Anafase I

Se rompen los quiasmas y cada cromosoma homólogo se desplaza a un polo opuesto de la célula.

Telofase I

En esta última fase de la primera división meiótica, se regenera el nucléolo y la envoltura nuclear alrededor de cada núcleo. Desaparecen las fibras del huso y los cromosomas sufren una ligera condensación. Al final de la primera división meiótica se produce la primera citocinesis que separa el citoplasma y da lugar a dos células con la mitad del número de cromosomas dobles.

Segunda División Meiótica

Tras una breve interfase en la que no se sintetiza el ADN, las dos células resultantes de la primera división experimentan una segunda división que conduce a la formación de cuatro núcleos haploides.

Profase II

Es una etapa muy corta en la que desaparecen las membranas nucleares y se forman dos nuevos husos.

Metafase II

Los cromosomas se disponen en el ecuador de cada célula.

Anafase II

Se rompen los centrómeros y cada cromátida emigra a un polo opuesto.

Telofase II

Los cromosomas se descondensan y se forman las nuevas membranas nucleares alrededor de los cuatro núcleos.

Citocinesis

Se divide el citoplasma, tras lo cual se forman cuatro células haploides, cada una de ellas con la mitad de cromosomas y que, gracias a la recombinación génica, contienen una composición genética peculiar y ligeramente distinta entre sí.

Importancia de la Meiosis en la Evolución de los Seres Vivos

En la reproducción asexual, tras sucesivas divisiones mitóticas, se forma en poco tiempo una enorme población de descendientes. Pero si el medio ambiente cambia y se vuelve hostil, lo más probable es que ningún miembro de la población logre sobrevivir, ya que no existe ningún individuo que posea la información genética necesaria para poder adaptarse a los nuevos cambios. La meiosis es un tipo de división celular ligado a la reproducción sexual que desempeña un objetivo fundamental:

1. Asegura que el número de cromosomas se mantenga constante de una generación a otra en los organismos que se reproducen sexualmente.
2. Lleva a cabo la recombinación de información genética heredada del padre y la madre, mediante el apareamiento de los homólogos y el consecuente sobrecruzamiento en el que se intercambia información, lo que se llama variabilidad genética.
3. La segregación al azar de cromosomas maternos y paternos, que es la causa de que la reproducción sexual haya sido seleccionada evolutivamente como mecanismo reproductor en la mayoría de los organismos.