Mitosis en células de raíz de cebolla Laboratorio de Procesos Químico Biológicos, Escuela de Química, Universidad Nacional. Heredia, Costa Rica. Fecha de entrega: 16 de septiembre del 2015
Resumen Se realizó la observación de la célula de la cebolla a través de un microscopio, para esto se cortó parte del extremo final de la raíz, sumergiéndolas en alcohol y HCl con el fin de observar claramente las diferentes fases de la mitosis en la reproducción de la célula vegetal. Se utilizó células de la mucosa de la cavidad oral con el objetivo de observar en las células la cromatina sexual, para esto se hidrolizó con HCl el epitelio bucal y se observó a través del microscopio. Introducción La mitosis es el tipo de división del núcleo celular por el cual se conservan los orgánulos y la información genética contenida en sus cromosomas, que pasa de esta manera a las células hijas resultantes de la mitosis. La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo1. Este proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas. El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de la información hereditaria de la célula madre en cada una de las dos células hijas
se realizan procesos preparatorios para poder realizar, posteriormente, la mitosis: Se duplica el ADN, la célula duplica su tamaño y aumenta la cantidad de organelas para repartir entre sus células hijas y se sintetizan distintos compuestos para auxiliar en la mitosis. Durante esta etapa, el ADN se encuentra como cromatina, laxo, por lo que no se distinguen los cromosomas dentro del núcleo, aunque puede observarse una o más manchas claras: los nucleolos. La célula puede contener un par de centríolos (o centros de organización de microtúbulos en los vegetales) los cuales son sitios de organización para el huso mitótico2.
Interfase Es el período comprendido entre dos divisiones celulares sucesivas. Durante esta etapa ocurren todos los procesos de rutina en el funcionamiento de la célula (degradaciones, síntesis y transporte de sustancias, movimiento, etc.). Además,
Fig. 1. Proceso de interfase en una célula observada desde el microscopio.
Profase La cromatina en el núcleo comienza a condensarse y se vuelve visible en el
microscopio óptico como cromosomas. El nucleolo desaparece. Los centriolos comienzan a moverse a polos opuestos de la célula. Algunas fibras cruzan la célula para formar el huso mitótico, un armazón estructural formado por microtúbulos, que es el encargado de guiar a los cromosomas en su movimiento por la célula. Un poco más tarde, la membrana nuclear se disuelve y, sin nada que los contenga, los cromosomas comienzan a esparcirse por el citoplasma. Los cromosomas comienzan a moverse por la célula en forma ordenada, ya que son guiados por el huso mitótico, y se dirigen hacia la mitad de la célula.
Fig. 3. Proceso de metafase en una célula observada desde el microscopio. Anafase Los cromosomas se separan por división simultánea de los centrómeros y cada cromátida hermana viaja a un polo opuesto de la célula. Ahora los cromosomas están formados por una cromátida en vez de dos. Esta etapa es la más rápida y espectacular de todas.
Fig. 4. Proceso de anafase en una célula observada desde el microscopio. Telofase
Fig. 2. Proceso de profase en una célula observada desde el microscopio. Metafase Es la etapa más corta de la mitosis. Las fibras del huso alinean los cromosomas a lo largo del ecuador de la célula (es la línea imaginaria que la divide a la mitad). Esta organización ayuda a asegurar que en la próxima fase, cuando los cromosomas se dividan, cada nuevo núcleo recibirá una cromátida de cada cromosoma.
Las cromátidas llegan a los polos opuestos de la célula, y nuevas membranas se forman alrededor de los núcleos hijos. Los cromosomas se descondensan y ya no son visibles bajo el microscopio óptico. Las fibras del huso se dispersan, y la citocinesis o la partición de la célula pueden comenzar también durante esta etapa.
Fig. 5. Proceso de telofase en una célula observada desde el microscopio.
Citocinesis Anafase
La citocinesis es la división del citoplasma de la célula "madre" para
generar las dos células hijas. En células vegetales, la existencia de pared celular impide que la célula se estrangule por lo que se sintetiza un tabique llamado fragmoplasto entre las dos células hijas.3
Fig. 6. Proceso de citocinesis en una célula observada desde el microscopio. El corpúsculo de Barr (o cromatina sexual) es una minúscula masa de cromatina (forma bajo la cual el ADN está presente en el núcleo de las células) que encontramos únicamente en las hembras de los mamíferos (también en la mujer, pues). De forma sistemática encontramos un corpúsculo de Barr menos que el número de cromosomas X (los que definen el sexo de un individuo). Así, excepto en casos particulares, los hombres sólo disponen de un corpúsculo de Barr ya que tienen los cromosomas X e Y. La determinación del Cospúsculo de Barr puede, pues, servir para determinar el sexo de una persona3. Como objetivos principales cabe señalar el de reconocer la importancia del proceso de mitosis, como el identificar sus diferentes fases y diferenciar una de las otras.
Materiales y métodos
La presente investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Procesos químicos-biológicos de la Escuela de Química de la Universidad Nacional de Costa Rica. Material vegetal El material experimental consistió en elegir un material constituido por células que se hallen en continua división. Esta condición la reúne los meristemos terminales o primarios, tales como los que se encuentran en el ápice de las raíces. El bulbo de cebolla cuya base se mantuvo en contacto con el agua durante 4 ó 5 días, proporcionó abundante cantidad de raicillas jóvenes, apropiadas para la obtención de muestras destinadas a observar figuras de mitosis.
Fig. 7. Bulbo de cebolla sumergida en agua para la formación de raíces jóvenes
Se cortó con bisturí de 1 a 2 cm del extremo de las raicillas y depositó en un beaker de 50mL el que se ha vertió previamente alcohol al 70%, cuidando que las raíces queden cubiertas. Luego se pasó las raíces a otro recipiente que contenga alcohol absoluto por tres minutos. Esto para desinfectar y evitar la presencia de microrganismos. Con las pinzas se tomó uno de los extremos de las raicillas y se colocó en un recipiente que contenía HCl diluido durante 3 minutos, esto para degradar la
pared celular de la célula y poder observar el proceso de mitosis en el microscopio. Se colocó la raíz sobre el portaobjeto y se agregó una gota de hematoxilina férrica esperando 3 minutos, con el fin de teñir la célula con sus respectivos núcleos y mejorar la visualización de ésta. Se calentó, pasando el portaobjetos sobre la llama del mechero para eliminar el exceso de colorante.
Fig. 8. Célula del tejido de raíz de cebolla.
Se colocó el cubreobjetos con mucho cuidado sobre la raíz. Con el mango de una aguja enmangada se dieron unos golpecitos sobre el cubre sin romperlo de modo que la raíz quede extendida. Con la presión sobre el portaobjeto de la preparación se logró una extensión y difusión de las células del meristemo de la cebolla. Se observó al microscopio a 4X, 10X, 40X y 100X, este último con ayuda de aceite de inmersión con el fin de no rayar ni dañar el microscopio. METODO PARA LA CROMATINA SEXUAL (CUERPO DE BARRR). Se tomó un portaobjetos lavado y desengrasado previamente (alcohol etílico-ácido acético 45%, 3:1). Se colocó en el portaobjetos una muestra de epitelio bucal (raspando varias veces con un palillo de dientes dentro de la boca). Se hidrolizó con HCl 1N durante 60 segundos. Cubriendo con un cubreobjetos y sellando con barniz. Se observó al microscopio con 40X, 10X, 40X y 100X3. Resultados y Discusión
Fig. 9. Célula del tejido bucal En los resultados, las células no se observó ninguna fase de la mitosis, esto se puede asociar a varios errores, como el que se pudo haber dejado durante mucho tiempo la cebolla en agua y las células ya se encuentran demasiado viejas y no existe tanta reproducción como si estuvieran jóvenes, o muy poco tiempo y que no existiera la reproducción de éstas aún. Asimismo se pudo haber dejado más tiempo que el recomendado en el ácido y así degradar la célula. Si se hubiera obtenido raíces jóvenes con una buena reproducción de células se hubieran observado claramente la división celular encontradas en dicha raíz, donde el crecimiento en un
organismo es cuidadosamente controlado regulando el ciclo celular. A diferencia de las células animales, se observó nítidamente la separación entre células adyacentes debido a la presencia de la pared celular (de celulosa) por fuera de la membrana celular. En las plantas la mitosis se produce sobre todo en los meristemos, que son los tejidos que permiten el crecimiento de la planta y que se encuentran, entre otros lugares, en los extremos de los tallos y de las raíces4. Las raíces continúan creciendo mientras buscan agua y nutrientes. Estas regiones de crecimiento sirven para estudiar el ciclo celular porque en cualquier momento se pueden encontrar células que están sufriendo mitosis. Para examinar las células en la punta de una raíz de cebolla, un delgado corte de ésta se coloca sobre un portaobjeto y se tiñe para que los cromosomas sean visibles. Las células que se vieron con un microscopio óptico. Aunque el corte de la raíz de cebolla captura muchas células en diferentes fases del ciclo celular, el ciclo celular es un proceso continuo. Los científicos han dividido el proceso en 5 fases, cada una caracterizada por importantes eventos, pero estas divisiones son arbitrarias10. Importancia de la división celular. Algunas células pasan por varias divisiones celulares durante toda la vida del organismo. Un ejemplo lo proporcionan las células madre de la médula ósea humana, que dan origen a los glóbulos rojos de la sangre. Los glóbulos rojos viven sólo 120 días, y hay cerca de 25 billones en la sangre de un adulto. Para mantener este número constante, deben formarse unos 2,5
millones de nuevos glóbulos rojos por segundo por división celular (mitosis) de las células madre de la médula. Otro ejemplo de mitosis ocurre cuando, luego de la fecundación, a partir de la cigota se desarrolla el embrión por sucesivas divisiones celulares5. Muchas células no pueden dividirse cuando se encuentran en estado adulto. Este es el caso de las neuronas, las fibras musculares y los glóbulos rojos (por eso estos últimos se forman a partir de la médula). Las células del hígado, aunque en estado adulto no se dividen, pueden hacerlo en situaciones especiales: si parte del órgano es removido quirúrgicamente, las células restantes (incluso si sólo queda un tercio de ellas) empiezan a dividirse hasta que el hígado recupera su tamaño inicial y entonces se detienen. Esta característica es aprovechada para realizar trasplantes de donantes vivos.5 Para la muestra de epitelio bucal la cual era masculina no se observaron los corpúsculos de Barr debido a que no posee el cromosoma x inactivo o en su defecto no posee un cromosoma X adicional6 por lo que se podría decir que es un individuo XY normal, pues si se hubiera presentado un cromosoma X adicional (si se hubiesen observado en el sujeto corpúsculos de barr), así mismo presentara el síndrome de Klinefelter (47 XXY) lo cual muestra a individuos con fenotipo masculino y con cromatina X. 7(Salinas.J, 1998) En las mujeres si se hubiera podido observar estos corpúsculos por su inactivación de uno de sus cromosomas X ya que la cromatina X o corpúsculo de Barr es un cromosoma inactivo que
puede verse en algunas células en interfase como una masa de heterocromatina adherida a la membrana nuclear y se observa como un pequeño punto adicional.8 (López M, 1996). Conclusiones
En las plantas la mitosis se produce sobre todo en los meristemos, que son los tejidos que permiten el crecimiento de la planta y que se encuentran, entre otros lugares, en los extremos de los tallos y de las raíces. Las raíces continúan creciendo mientras buscan agua y nutrientes. Estas regiones de crecimiento sirven para estudiar el ciclo celular El ciclo celular es un proceso continuo, dividido el proceso en 5 fases, cada una caracterizada por importantes eventos, pero estas divisiones son arbitrarias. De los fenómenos más significativos en genética progresiva encontramos la inactivación de uno de los cromosomas X en individuos femeninos (XX), proceso que mantiene la proporción genética en ambos sexos al igualar el contenido de ADN cromosómico activo9. La inactivación del cromosoma X resulta en la formación del corpúsculo de Barr o cromatina X que se ve en los núcleos de células femeninas durante la interfase y este cromosoma X en la mujer se inactiva haciendo que la relación autosomas-sexo cromosomas sea igual que en el hombre.
Bibliografía 1. Curtis, Barnes, Schnek, Massarini, Biología, 7ª edición, Editorial médica panamericana, 2008. Pg. 133. 2. Loureiro, C. Citogénica: Base de la Vida. 2ª edición. Editorial Santillana S. A. Bolivia. 2008. Pg. 53. 3. Campos, Bedolla, Biología 2, 1ª edicón, editorial Limusa S.A. 2002. Pg. 57. 4. 5- MSc. Borbón, H.
Valdés, J. Procesos químicos-biológicos. 2014. Pg. 31. 5. Lacadena J. Citogenética, 1ª edición, Editorial Computense S. A. 1996. Pg. 374. 6. Robertis, Determinación del sexo y Citogenica.Biología Celular. 9ª edición. Editorial El Ateneo. Argentina. 1977. Pg 296. 7. Palomera, G. Vásquez, M. Vega, J. Lecciones de embriología, 1ª edición, Editorial Universidad de Oviedo. Pg. 506. 8. Salinas.J. Determinacion del Sexo. Biologia Celular y Molecular. 2ª edición. Fac. de Medicina UMSS. Bolivia. 1998. Pg 57. 9. López-López, M. Cervantes, A. Kofman, A. Avances en el conocimiento del proceso genético en la diferenciación sexual del humano. 1996. Pg 129. 10. Taiz, L. Zeiger, E. Fisiología Vegetal, 3ª edición, editorial
Sinauer Associates. 2006. Pg. 152.
