CICLO VITAL DE UNA CÉLULA SOMÁTICA Introducción En todo organismo superior, cada célula somática (no sexual) posee un juego de cromosomas cromosomas heredados heredados del precursor masculino masculino y otro del precursor femenino. El número de cromosomas de este doble juego se llama número diploide (2n). Las células sexuales o gametos tienen un número haploide de cromosomas (n). Un genoma en un conjunto de cromosomas que corresponden al conjunto haploide de una especie. El número diploide de cromosomas de cada célula somática es el mismo en todos los miembros de una especie en particular; las células somáticas de la especie humana es de 46 cromosomas. Morfología de los cromosomas La estructura de los cromosomas es más fácil de observar durante algunas fases de la división nuclear. nuclear. Cada cromosoma en el genoma genom a puede diferenciarse de los demás siguiendo varios criterios, incluyendo longitud relativa de los cromosomas, la posición de una estructura denominada centrómera, la cual divide al cromosoma en 2 brazos de longitud variable, la presencia y posición de tamaños alargados conocidos como cromómeras, la presencia terminales muy pequeñas de material cromático denominadas satélites, etc. - Metacéntrico: cromosoma con centrómera en la mitad. Brazos de igual tamaño. - Submetacéntrico Submetacéntrico y acrocéntrico: brazos de longitudes desiguales. - Telocéntrico: cuando centrómera está muy cerca de los extremos. Cada cromosoma del genoma (excepto sexuales) se nombra progresivamente de acuerdo con su longitud comenzando por el más largo. Cromosomas autosómicos y sexuales En los seres humanos el sexo se asocia a un par de cromosomas morfológicamente diferentes (heteromórficos) llamados cromosomas sexuales. Se les designa con el nombre X e Y. los factores genéticos del cromosoma Y determina la masculinidad. Las hembras poseen 2 cromosomas X morfológicamente morfológicamente idénticos. Los miembros de cualquier otro par de cromosomas iguales (homólogos) son morfológicamente indiferenciables pero suelen ser visiblemente diferentes de otros pares (cromosomas no homólogos) A los cromosomas no sexuales se les denomina autosomas. Mitosis Es un proceso de reproducción celular por la cual, a partir de una célula madre se originan células hijas idénticas morfológicamente y cromosómicamente a la madre. Todas las células somáticas de un organismo multicelular son descendientes de una célula precursora, la cigota por medio de la mitosis. La función de la mitosis es distribuir el material genético de la madre de forma idéntica en cada una de las 2 células hijas. La interfase es el periodo que transcurre entre 2 divisiones celulares sucesivas. Cuando la célula se encuentra en la etapa de mitosis cada molécula de ADN ha replicado el material genético, ha formado una copia exacta de sí misma. Este proceso de copiado durante la interfase produce un cromosoma con dos filamentos.
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CICLO VITAL DE UNA CÉLULA SOMÁTICA La mitosis tiene 4 fases: a. Profase: Cromosomas visibles en el microscopio debido a su enrollamiento, acortamiento, engrosamiento y a la adición a su masa de una matriz proteica. Al final de esta etapa se pueden observar dos cromátidas idénticas o hermanas. Los centriolos emigran hacia los extremos opuestos de la célula y establecen los centros mitóticos a partir de los cuales se organizan las fibras del huso acromático que se extienden hacia los centrómeros. La membrana nuclear empieza a degenerar b. Metafase: Membrana nuclear se desintegra completamente Los centrómeros se dirigen al centro de la célula, a una posición llamada plano ecuatorial o placa de metafase Se organizan totalmente las fibras del huso acromático c. Anafase: Comienza cuando el centrómero se separa en 2 lo que permite que cada cromátida hermana se aleja hacia un polo de la célula Cada cromátida separada se le designa como cromosoma Los brazos de cada cromosoma son arrastrados lo que les da forma característica: Cromosomas metacéntricos: forma de V Cromosomas submetacéntricos: forma de J Telocéntricos: forma de varilla d. Telofase: Se concentra un conjunto idéntico de cromosomas en cada polo de la célula. Los cromosomas empiezan a desarrollarse y vuelven a un estado de interfase. El huso se integra y se forma una nueva membrana nuclear Se divide el citoplasma en la citocinesis La célula se comprime hasta formar 2 células hijas El periodo durante el cual la célula realiza la mitosis se llama periodo o fase M. El tiempo requerido para cada fase de la mitosis es muy diferente. La profase requiere más tiempo que el resto. En las células nucleadas la síntesis de ADN comienza en varias posiciones en cada cromosoma, reduciendo así el tiempo necesario para la replicación de las cromátidas hermanas. El periodo entre la fase M y la fase S se conoce como fase G2 (postsíntesis de ADN). A la mitosis le sigue un periodo denominado fase G1 (paréntesis de ADN) que precede a la replicación de cromosomas. La interfase entre una mitosis y la subsiguiente incluye las gases G1, S y G2. Las 4 fases (M, G1, S, G2) constituyen el ciclo de la vida de una célula somática llamado ciclo celular. Las células de normales de mamíferos cultivadas en tejidos necesitan 18-24 horas a 37º C para completar el ciclo celular. La duración de las fases varía de un tipo celular a otro.
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CICLO VITAL DE UNA CÉLULA SOMÁTICA Meiosis La reproducción sexual implica la formación de gametos (gametogénesis) y su unión (fecundación). La gametogénesis sólo se de en células especializadas de los órganos reproductores. Los gametos (óvulos y espermatozoides) poseen un número haploide de cromosomas, pero se originan en células diploides de la línea germinal. Para ello el número de cromosomas se debe reducir a la mitad durante la gametogénesis, mediante la meiosis que implica dos mitosis. La primera división meiótica (meiosis I) es una división reductiva que produce 2 células haploides a partir de un una sola célula diploide. La segunda división meiótica (meiosis II) es una división que separa las cromátidas hermanas de las células haploides. La profase de la meiosis I difiere de la profase mitótica en que los cromosomas homólogos se disponen uno al lado del otro en un proceso de apareamiento denominado sinapsis como par bivalente, ya que está formada por 4 cromátidas con filamentos cromosómicos, denominada tétrada. Durante la sinapsis las cromátidas no hermanas pueden romperse y unirse nuevamente unas con otras en un proceso denominado entrecruzamiento en una zona denominada quiasma. Mitosis Meiosis División ecuacional que separa las La primera etapa es una división cromátidas hermanas reduccional que separa los cromosomas homólogos en la anafase I. las cromátidas hermanas se separan en una división ecuacional en la anafase II Una división por ciclo, es decir, una 2 divisiones por ciclo, es decir, 2 división citoplasmática (citocinesis) divisiones citoplasmáticas por cada división cromosómica (citocinesis) una después de la ecuacional división cromosómica reduccional y otra después de la división cromosómica ecuacional No hacen sinapsis los cromosomas, Los cromosomas homólogos se unen no se forman quiasmas, no hay (hacen sinapsis) y forman quiasmas, intercambio genético entre los en estos sitios se efectúa el cromosomas homólogos intercambio genético entre los cromosomas 2 células hijas producidas en cada 4 células hijas producidas en cada ciclo ciclo Igualdad del contenido genético de El contenido genético de los los elementos mitóticos productos meióticos es diferente, las centrómeras pueden ser réplicas de las centrómeras paterna o materna en diversas combinaciones El número de cromosomas de las El número de cromosomas de las células hijas es el mismo que el células hijas es la mitad de los número de cromosomas de la célula cromosomas de la célula madre madre Los productos mitóticos pueden Los productos meióticos no pueden realizar otras divisiones mitóticas experimentar otra división meiótica aunque si divisiones mitóticas Página 3 de 5
CICLO VITAL DE UNA CÉLULA SOMÁTICA Se lleva a cabo en casi todas las Solo se da en células especializadas células somáticas de la línea germinal Comienza en la etapa de cigoto y En los organismos superiores se continúa durante toda la vida del efectúa después que el individuo ha organismo comenzado a madurar Durante la metafase I, los pare bivalentes se orientan por sí solos al zar en un plano ecuatorial. Al comienzo dela anafase, las centrómeras no se dividen, sino que continúan uniendo las cromátidas hermanas, después los cromosomas homólogos se separan y se dirigen a polos opuestos, es decir, que cromosomas completos, cada uno con 2 cromátidas, se separan y es esto lo que reduce el número de cromosomas del estado diploide a haploide. La citocinesis en la telofase I divide la célula precursora diploide en dos células hijas haploides. Esto finaliza en la primera división meiótica. La fase entre la primera y segunda meiosis se llama intercinecis. En la profase II se vuelve a formar el huso acromático, en la metafase II las centrómeras se han alineado en el palo ecuatorial, y durante la anafase II se dividen las centrómeras de cada cromosoma, lo que permite que se separen las cromátidas hermanas; la citocinesis, en la telofase II divide a las 2 células en 4. Gametogénesis Es el proceso completo de producción y maduración de gametos. Gametogénesis en hombres (espermatogénesis) Se efectúa en el epitelio germinal de los túbulos seminíferos de las gónadas masculinas (testículos) a partir de células primordiales diploides. Sufren varias divisiones mitóticas para formar una población de espermatogonias, al crecer la espermatogonia se diferencia en espermatocito primario diploide con capacidad para llevar acabo meiosis. La primera meiosis se produce en los espermatocitos primarios produciendo espermatocitos secundarios hapolides. La segunda división meiótica por cada espermatocito primario forma 4 espermátides haploides. Casi todo el citoplasma se elimina y se forma entonces una cola de forma similar a un látigo, durante este proceso de maduración la célula se transforma en el gameto masculino denominado espermatozoide. Célula primordial (2n) espermatogonias (2n) espermatocito primario (2n) espermatocito secundario (n) espermátides (n) espermatozoides
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CICLO VITAL DE UNA CÉLULA SOMÁTICA Gametogénesis en mujeres (ovogénesis) Se origina en el epitelio germinal de las gónadas femeninas (ovarios) en las células diploides denominadas oogonia que por almacenamiento de citoplasma o vitelo para ser usado como alimento por el embrión se transforma en ovocito primario diploide con capacidad para llevar a cabo meiosis. La primera división meiótica reduce el número de cromosomas a la mitad y distribuye cantidades muy diferentes de citoplasma en los dos productos por una citocinesis desigual, la célula más grande se denomina ovocito secundario y la más pequeña cuerpo polar primario, la segunda división del ovocito implica una citocinesis desigual produciendo una ovotide y un glóbulo (cuerpo polar) secundario. La maduración del ovotide produce el óvulo. Oogonia (2n)
Ovocito primario (2n)
Ovocito secundario (n)
Ovotide (n)
Óvulo (n)
glóbulo (cuerpo polar) primario (n)
glóbulo (cuerpo polar) secundario (n)
Degeneración
La unión de espermatozoide y óvulo se conoce como fecundación y reestablece el número diploide de la célula resultante denominada cigota. La cabeza del espermatozoide entra al óvulo, las divisiones mitóticas producen numerosas células del embrión que se organizan en tejidos y éstos en órganos del nuevo individuo.
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