División Celular (Meiosis)

MEIOSIS

La cromatina es un complejo macromolecular con largos y numerosos filamentos de ácido desoxirribonucleico (ADN), que se enrollan en moléculas proteicas llamadas histonas. Formada por un 60% de proteínas, 35% ADN y 5% de ARN, la cromatina está ubicada dentro del núcleo de las eucariotas. Cuando la célula está en reposo, etapa de interfase del ciclo reproductivo celular (entre dos mitosis), la función de la cromatina es brindar información genética para que se efectúe la transcripción y síntesis de proteínas. Cuando las células comienzan a reproducirse, la cromatina se condensa en estructuras alargadas llamadas cromosomas, cuya función es transmitir la información genética presente en el ADN a la descendencia. Cada cromosoma está formado por dos brazos unidos a una constricción central llamada centrómero. Previo a la división celular, los cromosomas se duplican y se unen a través del centrómero. A su vez, el centrómero está rodeado por el cinetocoro, sustancia proteica que se fija a los filamentos del uso mitótico y actúa en la separación de las cromátidas al dividirse la célula. 

Cada especie posee un número fijo de cromosomas. En la especie humana, todas las células del organismo, denominadas células somáticas, tienen dos juegos completos de 23 cromosomas, es decir, 23 pares de cromosomas que se encuentran dentro del núcleo. Es así que la especie humana tiene 46 cromosomas en el núcleo de cada célula. Pero hay una excepción. En las células sexuales o gametas, esto es en los óvulos y espermatozoides, los cromosomas no se disponen de a pares, con lo cual cada gameta lleva en su interior 23 cromosomas solamente. Las células que presentan doble juego de cromosomas, como las somáticas, se denominan diploides y se reconocen como 2n. Las células sexuales, al tener la mitad de los cromosomas que hay en las células somáticas, se llaman haploides, identificándose con la letra ene (n). Por lo tanto, en los humanos 2n es igual a 46, y n es igual a 23.

¿Por qué motivo las células sexuales tienen la mitad de los cromosomas que tienen el resto de las células de todo el organismo? Porque al producirse la entrada del espermatozoide haploide (n=23) en el óvulo haploide (n=23), se forma una primera célula diploide llamada cigoto (2n=46) que dará lugar a la formación de un nuevo individuo humano con 46 cromosomas. Si las células sexuales fueran diploides en lugar de haploides, tras la fecundación se formaría un cigoto 4n=92, incompatible con la vida. Por medio de la meiosis, que es un proceso especial de división celular, a partir de células diploides se forman los gametos sexuales haploides. La unión de ambos gametos haploides dará origen a un cigoto diploide que tendrá una copia de cromosomas maternos y otra copia de cromosomas paternos, es decir, dos juegos para cada característica hereditaria.

MEIOSIS

Es un proceso de división celular propio de organismos con reproducción sexual, mediante el cual se forman las gametas (gametogénesis). A partir de cada célula diploide de las gónadas se originan espermatozoides y óvulos funcionales, todos haploides. Mientras que las células somáticas se reproducen en forma asexual o mitosis, las células sexuales se generan mediante reproducción sexual o meiosis. En la mitosis, partiendo de células diploides (2n) se obtienen células también diploides. En cambio en la meiosis, a partir de células diploides se producen células haploides (n), asegurando de esta forma un número constante de cromosomas a la descendencia, donde la mitad del ADN es aportado por el padre y la otra mitad por la madre. La meiosis permite la recombinación de los cromosomas homólogos de los progenitores y se intercambia la información genética. Como se mencionó anteriormente, al unirse ambas células haploides paternas en la fertilización, se genera un cigoto diploide que dará origen a descendientes con el número de cromosomas propio de la especie. Es así como cada progenitor aporta la mitad de su código genético a la célula hija. La meiosis se realiza en dos etapas, llamadas meiosis I y meiosis II. Cada una de ellas consta de cuatro fases denominadas profase, metafase, anafase y telofase. En la meiosis I, cada par homólogo de cromosomas se sitúan en los distintos núcleos de las células formadas. 

En la meiosis II, las cromátidas hermanas de cada cromosoma se separan distribuyéndose en los núcleos de las células hijas (A en el esquema). Por lo tanto, la meiosis da por resultado cuatro células con cromosomas haploides.

La interfase que sucede previo a la meiosis es idéntica a la que ocurre antes de la mitosis. En dicha etapa previa se producen tres fases. 

Fase G-1 

La célula inicia su crecimiento, se forman las organelas y se produce la síntesis de proteínas. En esta fase la célula aumenta de tamaño. 

Fase S 

Es más larga que en la mitosis. Se produce la replicación del ADN, y como resultado los cromosomas, que hasta ahora tenían una sola cromátida, se duplican quedando con dos cromátidas idénticas. Dicha duplicación da lugar a que el núcleo ahora tenga el doble del ADN y de proteínas que al principio. 

Fase G-2 

Esta etapa es más corta que en la mitosis, y en ocasiones no se presenta. Los cromosomas comienzan a condensarse. Los centríolos se duplican y empiezan a dirigirse a cada polo de la célula. 

MEIOSIS I

Profase I 

Se produce la síntesis de ARN en el núcleo. La carioteca permanece inalterada hasta el final de toda la fase. La profase I se divide en cinco etapas. 

-Leptoteno: los cromosomas empiezan a condensarse y se anclan a la membrana nuclear. 

-Zigoteno: los cromosomas homólogos (materno y paterno) comienzan a aparearse. La unión o sinapsis se produce a lo largo de todo el cromosoma. Cada par de cromosomas fusionados forma un bivalente, constituido por cuatro cromátidas. 

-Paquiteno: en esta etapa se produce el llamado “crossing-over”, donde las cromátidas homólogas no hermanas se entrecruzan para intercambiar material genético. El lugar de entrecruzamiento se denomina quiasma.

-Diploteno: se separan los cromosomas apareados, pero quedan unidos por el quiasma. En la formación de los óvulos humanos (ovogénesis) el proceso meiótico se detiene en el diploteno hacia el séptimo mes de gestación, reiniciándose cuando la niña alcanza la pubertad. Esta pausa se denomina dictiotena.

-Diacinesis: los bivalentes se preparan para acercarse a la zona ecuatorial de la célula. Comienza a desaparecer la membrana nuclear y el nucléolo. Finaliza la síntesis de ARN.

Metafase I 

Cada par de cromosomas homólogos (bivalentes) se desplaza hacia la zona ecuatorial de la célula. Las cromátidas se disponen en grupos de a cuatro (tétrada). Como lo hacen al azar, existe un 50 % de posibilidades de que la descendencia obtenga los cromosomas homólogos maternos o paternos.

Anafase I 

Los cromosomas homólogos se dirigen a cada extremo de la célula. La cantidad de cromosomas paternos y maternos en cada polo celular varía al azar en cada meiosis. 

Telofase I 

Se forman dos células hijas haploides. Cada cromosoma tiene dos cromátidas unidas a un centrómero. En la telofase I comienza a formarse la carioteca en cada célula haploide. 

MEIOSIS II

Las cromátidas de los cromosomas homólogos se sitúan en cada célula hija. Los pasos de la meiosis II son idénticos a los de la mitosis de las células somáticas. 

Profase II

Los cromosomas se condensan, se engrosan y se hacen visibles. Los centríolos, conectados entre sí por medio de filamentos, se dirigen a los polos opuestos de la célula. Desaparece el nucléolo y la membrana nuclear.

Metafase II 

Los cinetocoros de cada cromosoma se unen a las fibras del huso acromático recién formado. Los cromosomas se ubican en línea recta, en el plano ecuatorial de la célula. Las cromátidas se disponen en grupos de a dos, a diferencia de lo que sucede en la metafase I que lo hacen de a cuatro, formando tétradas. 

Anafase II 

Los centrómeros de cada cromosoma se dividen y las cromátidas se separan y se desplazan hacia los polos opuestos a través del huso acromático. A partir de ahora, cada cromátida es un cromosoma. 

Telofase II 

Cada cromosoma no duplicado se agrupa en los polos opuestos de la célula. Desaparecen los centríolos y el huso acromático. Comienzan a formarse la membrana nuclear y el nucléolo. El citoplasma empieza a dividirse a la altura de la placa ecuatorial dando por resultado dos células hijas. Las dos sucesivas divisiones dan lugar a cuatro núcleos haploides con una combinación diferente de genes.

  

En resumen, la meiosis permite la obtención de células especializadas con un papel fundamental en la reproducción sexual. A raíz del entrecruzamiento de cromosomas homólogos, la meiosis hace posible la génesis de gametos muy variados. A partir de células diploides se obtienen gametas haploides que, tras la fecundación, dan lugar a la primera célula diploide de todo organismo superior, con la cantidad de cromosomas propia de la especie.