Ciclo celular (BCM-3)
Diapositiva 1. Ciclo celular
Esta es la diapositiva de introducción al tema. El profesor comienza explicando que todas las células están insertas dentro de algo que llamamos ciclo celular. El ciclo celular es el conjunto de etapas por las que pasa una célula y que le permiten crecer, aumentar su volumen, duplicar sus organelas, cumplir sus funciones biológicas y, finalmente, cuando corresponde, dividirse.
Esto es muy importante porque la división celular no es simplemente que una célula “se parta en dos”. Antes de dividirse tiene que prepararse: debe crecer, producir y duplicar organelas y, sobre todo, debe duplicar su material genético para que las células hijas reciban la información genética correspondiente.
El profesor explica que este ciclo finalmente puede desembocar en la división celular. En las células somáticas, la división se realiza mediante mitosis, mientras que en las células de la línea germinal se realiza mediante meiosis.
Por eso, desde el principio hay que tener clara esta diferencia: mitosis y meiosis son procesos de división celular, pero no tienen el mismo objetivo ni producen el mismo resultado. La mitosis está relacionada principalmente con crecimiento, mantenimiento y reemplazo de células; la meiosis está relacionada con la formación de gametos y la reproducción sexual.
Diapositiva 2. Funciones del ciclo celular
Esta diapositiva resume las grandes funciones del ciclo celular: crecimiento y desarrollo, reemplazo de células muertas, regeneración de tejidos y formación de gametos. El PDF señala además que pasamos de una sola célula a aproximadamente 30 billones de células, que en médula ósea se producen alrededor de 3 × 10⁶ divisiones por segundo, que en piel se habla de alrededor de 15 × 10⁶ y que el hígado puede regenerarse hasta aproximadamente tres cuartas partes.
1-Ciclo celular.pdf
El profesor empieza por el crecimiento y desarrollo. Todos nosotros comenzamos siendo una sola célula, el cigoto, que se forma cuando un espermatozoide fecunda un oocito. En ese momento se restaura el número diploide característico de la especie. A partir de esa única célula empiezan sucesivas divisiones y procesos de diferenciación que terminan produciendo un organismo completo.
El profesor utiliza esto para mostrar lo impresionante que es el ciclo celular: comenzamos siendo una sola célula y terminamos siendo organismos constituidos por una cantidad enorme de células y por aproximadamente 250 a 300 tipos celulares diferentes. En el caso de un mamífero, existen neuronas, osteocitos, células pulmonares, fibroblastos, queratinocitos, células de la glándula mamaria, hepatocitos y muchísimos otros tipos.
Por tanto, el ciclo celular no solamente aumenta el número de células, sino que, acompañado de la diferenciación celular, permite que esas células adquieran características diferentes y formen los distintos tejidos y órganos.
La segunda función es reemplazar células que mueren. El profesor utiliza como ejemplo la médula ósea. Allí se producen aproximadamente tres millones de divisiones celulares por segundo para mantener las células de la sangre, como los glóbulos rojos, las plaquetas y diferentes tipos de glóbulos blancos.
Esto tiene una relación directa con medicina veterinaria. Cuando llega un perro o un gato a consulta, uno de los primeros procedimientos suele ser tomar una muestra de sangre. Al analizar los glóbulos rojos, glóbulos blancos y plaquetas podemos obtener información sobre lo que está ocurriendo en el animal. Por ejemplo, determinadas alteraciones en los leucocitos pueden orientar hacia un proceso infeccioso, mientras que una concentración muy baja de glóbulos rojos puede indicar anemia.
El profesor explica que los glóbulos rojos transportan oxígeno, y ese oxígeno es necesario para que las mitocondrias puedan producir energía. Por eso, un animal con pocos glóbulos rojos puede presentar disminución de energía.
También menciona la piel como otro tejido donde existe una enorme cantidad de divisiones celulares. La piel está en contacto directo con el ambiente y necesita renovarse constantemente. Cuando el organismo está enfrentando una enfermedad, sin embargo, los recursos del organismo se priorizan hacia aquello que es más urgente para sobrevivir, como la respuesta inmunológica y los órganos afectados. Por eso el estado de la piel también puede dar pistas clínicas sobre el estado general del animal.
Otra función es la regeneración de tejidos. El profesor menciona el hígado como un órgano con una capacidad particularmente importante de regeneración, pudiendo recuperar aproximadamente tres cuartas partes de su estructura.
Finalmente está la formación de gametos. El ciclo celular permite producir espermatozoides en el macho y oocitos en la hembra mediante la meiosis. Esto es fundamental porque permite la reproducción y, por tanto, la perpetuación de la especie.
En medicina veterinaria esto tiene una importancia enorme: la producción de gametos permite la reproducción de los animales, la producción de crías en sistemas ganaderos, la reproducción de animales de compañía y, en general, la continuidad de las especies.
Diapositiva 3. Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2001
Aquí aparecen Leland H. Hartwell, Tim Hunt y Sir Paul M. Nurse, quienes recibieron el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2001 por sus descubrimientos sobre reguladores fundamentales del ciclo celular. El PDF muestra precisamente esos nombres y el motivo del premio.
1-Ciclo celular.pdf
El profesor utiliza esta diapositiva para mostrar que el ciclo celular no es un tema pequeño ni aislado. Es un proceso tan fundamental para la biología que ha sido objeto de investigaciones que han recibido premios Nobel.
La razón es lógica: si todas las células dependen de este ciclo para crecer, funcionar y dividirse, necesitamos entender cómo se controla ese ciclo.
Y aquí aparece un concepto que será fundamental durante toda la clase: los checkpoints o puntos de control.
Una célula no debería avanzar de una fase a otra sin comprobar que las condiciones son adecuadas. Si una célula tiene ADN dañado, por ejemplo, no sería conveniente que lo copiara y luego lo repartiera entre células hijas. Los mecanismos de control existen precisamente para evitar que los errores se propaguen.
Diapositiva 4. Premio Nobel de 2024
En esta diapositiva aparece el Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2024, relacionado con Victor Ambros y Gary Ruvkun.
El profesor lo utiliza para hablar de los microARN y de su importancia en la regulación de la expresión genética.
Los microARN participan en la regulación de cuánto se expresa un gen. Es decir, no basta con preguntarnos si un gen está presente; también importa cuánto producto se produce a partir de ese gen.
Esto se relaciona con el ciclo celular porque el comportamiento de una célula depende de la regulación de la expresión de numerosos genes. Para crecer, dividirse, diferenciarse o responder a una señal, una célula tiene que activar determinados genes y reducir o detener la expresión de otros.
Por eso el profesor menciona los microARN como otro ejemplo de investigación fundamental relacionada con la regulación celular.
Diapositiva 5. Video / referencia del profesor
En esta diapositiva aparece una publicación o material audiovisual relacionado con el tema de los premios Nobel.
El profesor hace referencia a un video que los invita a consultar y aprovecha para hacer una reflexión sobre el tiempo que tarda el desarrollo de un individuo.
Aquí vuelve a conectar el ciclo celular con nuestra propia historia. No pasamos instantáneamente de una célula a un organismo completo. Desde la fecundación se producen divisiones sucesivas, diferenciación y desarrollo durante un período muy largo.
El profesor utiliza el ejemplo de una persona que tiene aproximadamente 18 años para recordar que ese desarrollo no ocurre de manera instantánea. Incluso a esa edad todavía existen procesos de desarrollo y maduración que continúan.
Su punto principal es que el ciclo celular está funcionando durante todo ese proceso de desarrollo.
Diapositiva 6. Premio Nobel de 2022
Aquí aparece Svante Pääbo, ganador del Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2022.
El profesor utiliza esta diapositiva para ampliar la idea de que los premios Nobel relacionados con la biología pueden conectarse con diferentes aspectos de la información genética.
En el PDF, esta diapositiva se relaciona con Svante Pääbo y la paleogenómica.
1-Ciclo celular.pdf
El profesor no desarrolla aquí un contenido central de mitosis o meiosis, sino que utiliza los premios Nobel como contexto para mostrar la importancia de estudiar el material genético, su regulación y su comportamiento.
Diapositiva 7. Paleogenómica
Esta diapositiva continúa con la referencia a Svante Pääbo y la paleogenómica.
El profesor explica que el estudio del material genético permite obtener información sobre organismos y procesos biológicos incluso a partir de material antiguo.
La conexión con la clase está en que el ADN contiene la información que permite estudiar cómo se organiza, cómo se transmite y cómo cambia la información genética.
Aunque esta diapositiva no introduce una fase específica del ciclo celular, forma parte de la introducción que hace el profesor para mostrar la importancia de estudiar el material genético.
Diapositiva 8. Ciclo biológico de los mamíferos
Aquí empieza una conexión muy importante entre el ciclo celular y el ciclo biológico de un mamífero.
El proceso comienza con la formación de gametos mediante meiosis. Los gametos son haploides, es decir, poseen la mitad del número de cromosomas de las células somáticas.
Después ocurre la fecundación. Un espermatozoide se une con un oocito y se forma el cigoto, que vuelve a tener el número diploide característico de la especie.
A partir del cigoto empiezan las divisiones celulares y los procesos de diferenciación. De esta manera se construye progresivamente el organismo completo.
Después de alcanzar la madurez sexual, el individuo puede activar el eje hipotálamo-hipófisis-gónada, que participa en la función reproductiva y en la producción de gametos.
Por eso el profesor presenta el ciclo celular como algo que está presente prácticamente en todo el ciclo biológico del mamífero: desde la formación del organismo hasta su capacidad de producir gametos y perpetuar la especie.
Utiliza como ejemplos especies como Equus caballus, Bos taurus y Bos indicus.
Diapositiva 9. “Ya eres un ganador absoluto”
Esta diapositiva muestra un espermatozoide llegando al oocito y luego el desarrollo de un individuo.
El profesor hace aquí una reflexión más personal y motivacional. Explica que en un eyaculado humano puede haber aproximadamente 1000 millones de espermatozoides y que cada uno contiene una combinación genética diferente.
Solo uno participa normalmente en la fecundación de ese oocito. Por eso, el profesor dice de manera coloquial que cada uno comenzó siendo “ganador”.
La mitad de los espermatozoides porta información relacionada con el cromosoma sexual X y la otra mitad con el Y. Dependiendo de cuál fecunde al oocito, se establece la combinación cromosómica sexual del nuevo individuo.
El punto biológico importante no es solamente la frase motivacional, sino que cada espermatozoide posee una combinación genética particular, producto de los procesos que ocurren durante la meiosis.
El profesor también comenta que durante las primeras etapas del desarrollo embrionario existen factores que pueden hacer que un embrión no continúe desarrollándose. Por eso vuelve a la idea de que llegar hasta el nacimiento implica que muchas etapas tuvieron que desarrollarse correctamente.
Diapositiva 10. Esquema del ciclo celular
Aquí aparece el esquema general del ciclo celular, y esta diapositiva es fundamental para entender el resto de la clase.
El ciclo celular se divide en dos grandes partes:
Interfase y mitosis.
La interfase no significa que la célula esté “descansando”. Al contrario: durante la interfase la célula está realizando sus funciones biológicas, creciendo y preparándose para dividirse.
Para estudiarla, la interfase se divide en:
G1 → S → G2
En G1, la célula crece y comienza a duplicar sus organelas.
En S, se replica el ADN.
En G2, la célula continúa creciendo y se prepara para entrar en mitosis.
Después viene la fase M, correspondiente a la mitosis y la citocinesis.
El profesor pone el ejemplo de una célula beta del páncreas: durante la interfase esa célula está realizando su función, como producir insulina. Lo mismo ocurre con un fibroblasto, un hepatocito o cualquier otra célula especializada.
Cuando llega la mitosis, la célula deja temporalmente esas funciones y se concentra en dividirse.
Diapositiva 11. Interfase y sus fases
Esta diapositiva permite profundizar en cuánto tiempo pasa la célula en cada fase.
El profesor menciona aproximadamente:
G1: 5 horas
S: 7 horas
G2: 3 horas
Eso da un total aproximado de 15 horas de interfase.
Después viene aproximadamente 1 hora de mitosis.
En G1, las células recién producidas son aproximadamente la mitad del tamaño de las células promedio del tejido. Por eso necesitan crecer.
Durante G1 se duplican organelas como las mitocondrias, se ensamblan componentes del retículo endoplasmático, del aparato de Golgi y se producen lisosomas.
Además, la célula va acumulando componentes que necesitará posteriormente.
Luego llega la fase S, donde ocurre la replicación del ADN. El profesor menciona que primero se replica la eucromatina o ADN codificante y posteriormente la heterocromatina.
Finalmente, durante G2 la célula sigue aumentando de volumen.
¿Por qué? Porque cuando ocurra la división, las dos células hijas van a recibir aproximadamente la mitad del volumen de la célula progenitora. Necesitan tener suficientes organelas y especialmente suficientes mitocondrias para mantener una producción energética adecuada.
El profesor utiliza esto también como una analogía con la necesidad de trabajar y descansar: la célula pasa la mayor parte del tiempo funcionando y tiene un período relativamente corto dedicado específicamente a dividirse.
Diapositiva 12. Mitosis y duración de sus fases
El PDF identifica esta diapositiva como Mitosis y muestra los tiempos de las fases.
1-Ciclo celular.pdf
La mitosis dura aproximadamente una hora.
Dentro de ella:
Profase + prometafase: 36 minutos
Metafase: 3 minutos
Anafase: 3 minutos
Telofase: 18 minutos
Esto significa que la profase y prometafase ocupan más de la mitad del tiempo de la mitosis.
El profesor explica que una célula de mamífero promedio puede completar un ciclo aproximadamente cada 16 a 24 horas, aunque esto depende del tipo celular.
También aclara que existen células que se dividen mucho más lentamente y otras que pueden dividirse mucho más rápido. Las células neoplásicas o cancerígenas pueden presentar una división acelerada debido a alteraciones de los mecanismos de regulación.
Aquí aparece nuevamente la importancia de los checkpoints.
Diapositiva 13. Profase
Ahora comienza propiamente el estudio de la mitosis.
Durante la interfase, el ADN se encuentra relativamente descompactado en forma de cromatina, porque los genes necesitan estar accesibles para poder expresarse.
Pero cuando la célula va a entrar en mitosis, deja de concentrarse en sus funciones especializadas y necesita preparar el material genético para repartirlo.
Por eso durante la profase comienza la compactación del ADN.
El ADN va pasando de una estructura relativamente descompactada a una estructura progresivamente más compacta que permitirá visualizar los cromosomas.
También empieza a actuar el centrosoma.
Durante la interfase el centrosoma no está formando activamente el huso mitótico. Al comenzar la mitosis, los centriolos del centrosoma empiezan a migrar hacia polos opuestos de la célula.
Mientras migran, ayudan a formar el huso mitótico, constituido por microtúbulos.
El huso mitótico será fundamental porque posteriormente permitirá ejercer las fuerzas necesarias para mover los cromosomas y cromátidas hacia los polos correspondientes.
Durante la profase también empieza a desaparecer la envoltura nuclear y se desensamblan organelas como el aparato de Golgi, el retículo endoplasmático y los lisosomas.
Esto tiene sentido porque la célula está temporalmente desconectando las funciones normales que realizaba durante la interfase.
Diapositiva 14. Prometafase
La prometafase es básicamente una profase más avanzada.
El profesor explica que como la profase es bastante larga, resulta útil dividirla en profase y prometafase.
En la prometafase, el ADN está mucho más compactado y los cromosomas comienzan a hacerse claramente visibles.
Los centrosomas ya han migrado hacia los polos opuestos.
El huso mitótico está prácticamente formado.
La envoltura nuclear ha desaparecido.
También han desaparecido prácticamente estructuras relacionadas con el tráfico vesicular, como el retículo endoplasmático, el aparato de Golgi y los lisosomas.
Los cromosomas comienzan a desplazarse hacia el centro de la célula, hacia la placa metafásica, también llamada el ecuador celular.
Una idea que tienes que asociar con esta diapositiva es:
Prometafase = ADN cada vez más compacto + envoltura nuclear desaparecida + huso mitótico formado + cromosomas desplazándose hacia el ecuador.
Diapositiva 15. Metafase
En metafase los cromosomas llegan a su máximo nivel de compactación.
Esta fase es muy importante en citogenética porque los cromosomas pueden observarse claramente al microscopio.
Por eso el profesor dice que la metafase es prácticamente “el sueño de los citogenetistas”: es el momento ideal para observar los cromosomas y estudiar alteraciones en su número o estructura.
Los cromosomas se encuentran alineados en la placa metafásica, en el centro de la célula.
Los centrómeros de los cromosomas están asociados con las estructuras del huso mitótico.
El huso está formado por microtúbulos, y estos están constituidos principalmente por la proteína tubulina.
El profesor utiliza esto para explicar por qué ciertas sustancias que interfieren con la tubulina pueden afectar la división celular.
También menciona que durante el desarrollo embrionario la exposición a sustancias capaces de interferir con estos procesos puede generar alteraciones cromosómicas y, dependiendo del caso, impedir que el desarrollo continúe.
Diapositiva 16. Cromosoma mitótico
Aquí vemos un cromosoma en su estado mitótico, es decir, muy compactado. El PDF identifica específicamente esta diapositiva como “Cromosoma Mitótico”.
1-Ciclo celular.pdf
Para entenderlo, hay que recordar lo que ocurrió en la fase S.
Durante S se duplicó el ADN. Por eso, cuando llegamos a la mitosis, cada cromosoma está constituido por dos cromátidas hermanas.
Las cromátidas hermanas contienen la misma información genética porque provienen de la duplicación del mismo ADN.
Ambas permanecen unidas en la región del centrómero.
Por eso, cuando el profesor señala el cromosoma, distingue:
centrómero + cromátida hermana + cromátida hermana.
Esta estructura es fundamental para comprender posteriormente qué se separa en mitosis y qué se separa en meiosis.
Diapositiva 17. Metafase: cromátidas hermanas
Esta imagen muestra cromosomas en metafase y permite ver las cromátidas hermanas. El PDF identifica la diapositiva como “METAFASE” y señala “Cromátide Hermana”.
1-Ciclo celular.pdf
En metafase los cromosomas están en su máxima compactación y alineados en el centro.
Aquí el profesor también hace una pregunta sobre la clasificación de un cromosoma según la posición de su centrómero y concluye que el ejemplo mostrado es submetacéntrico.
La idea principal es que la posición del centrómero permite clasificar morfológicamente los cromosomas.
Además, vuelve a recalcar que las dos cromátidas hermanas contienen la misma información genética porque ambas son resultado de la replicación del ADN durante la fase S.
Diapositiva 18. Anafase
La anafase es muy corta, aproximadamente 3 minutos.
Aquí ocurre uno de los eventos más importantes de la mitosis:
las cromátidas hermanas se separan y migran hacia polos opuestos.
Hasta este momento estaban unidas mediante el centrómero.
El huso mitótico interactúa con la región del centrómero y proporciona la fuerza necesaria para desplazar las cromátidas hacia los polos.
Este proceso es esencial porque cada futura célula hija debe recibir una copia correspondiente del material genético.
Aquí también se relaciona con el tercer checkpoint, ubicado entre metafase y anafase.
Ese checkpoint verifica que los cromosomas estén correctamente unidos al huso antes de permitir su separación.
Diapositiva 19. Imagen de anafase
Esta imagen permite observar directamente las cromátidas desplazándose hacia polos opuestos.
El profesor utiliza el ejemplo de estudiantes que representan cromosomas para explicar físicamente el movimiento.
En metafase, las cromátidas están juntas en el centro.
En anafase, las estructuras del huso tiran de ellas hacia lados opuestos.
El resultado correcto es que cada polo reciba el conjunto correspondiente de cromátidas.
Si la separación ocurre incorrectamente puede producirse una distribución desigual de cromosomas.
Eso puede generar células con un cromosoma adicional, llamadas trisomías, o células con un cromosoma menos, llamadas monosomías.
El profesor pone como ejemplo el síndrome de Down, que corresponde a una trisomía del cromosoma 21.
Por eso este paso es tan importante: un error en la separación puede producir una alteración cromosómica que luego se transmite a las células descendientes.
Diapositiva 20. Telofase
La telofase es, en muchos sentidos, lo contrario de la profase.
En la profase la célula comenzaba a compactar el ADN; en la telofase el ADN comienza nuevamente a descompactarse.
En profase desaparecía la envoltura nuclear; ahora vuelve a formarse.
En profase desaparecían o se desensamblaban estructuras como el aparato de Golgi y el retículo endoplasmático; ahora empiezan a reorganizarse.
El huso mitótico desaparece.
La célula se está preparando para volver a la interfase, donde las células hijas podrán volver a realizar sus funciones biológicas normales.
Al final de la telofase ocurre la citocinesis, que es la separación física del citoplasma para formar dos células.
Diapositiva 21. Células en división
Esta diapositiva muestra células observadas experimentalmente.
El profesor menciona específicamente un laboratorio del curso de Biología Celular y Molecular de la Facultad de MVZ de la Universidad CES y una fotografía de Santiago Vargas.
1-Ciclo celular.pdf
La imagen sirve para mostrar que en una preparación real pueden observarse células en diferentes etapas del ciclo celular.
Esto es importante porque en una muestra no todas las células están sincronizadas. Algunas pueden estar en interfase y otras pueden encontrarse en diferentes momentos de la mitosis.
Por eso, cuando observamos un tejido al microscopio, podemos encontrar células con diferentes características dependiendo de la etapa del ciclo en la que estén.
Diapositiva 22. Anillo contráctil en citocinesis
La citocinesis es el evento final que permite separar físicamente las dos células hijas.
Aquí aparece el anillo contráctil.
Este anillo se forma en la región central de la célula y produce una constricción progresiva que termina separando el citoplasma.
De esta manera se generan dos células hijas.
Cada una recibe el número correspondiente de cromosomas.
El profesor utiliza un ejemplo con cinco cromosomas para mostrar que, si la célula progenitora tenía cinco cromosomas, cada célula hija debe terminar teniendo también cinco cromosomas.
La diferencia es que después de la mitosis cada cromosoma de las células hijas posee una sola cromátida.
Posteriormente, cuando esas células entren nuevamente a G1 y después a S, durante la fase S volverán a duplicar su ADN y cada cromosoma volverá a tener dos cromátidas.
Por eso hay que diferenciar:
número de cromosomas ≠ número de cromátidas.
Después de la mitosis se mantiene el número de cromosomas, pero se ha reducido temporalmente el número de cromátidas por cromosoma.
Diapositiva 23. División del huevo de erizo de mar por citocinesis
Esta diapositiva muestra otro ejemplo de citocinesis, en este caso en un huevo de erizo de mar. El PDF identifica la imagen como “División del Huevo de Erizo de Mar por Citocinesis”.
1-Ciclo celular.pdf
La idea que se quiere visualizar es que la división celular no termina simplemente cuando se separan los cromosomas.
Después de distribuir el material genético, la célula también debe dividir físicamente su citoplasma.
La citocinesis completa entonces el proceso que permite pasar de una célula progenitora a dos células hijas.
Diapositiva 24. Interfase
Aquí volvemos a la interfase.
La célula que acaba de terminar la mitosis vuelve a entrar en G1.
Ahora vuelve a estar en condiciones de realizar sus funciones especializadas.
El ADN vuelve a estar menos compactado, organizado como cromatina, permitiendo que los genes puedan expresarse.
Las organelas vuelven a organizarse.
El centrosoma vuelve a encontrarse en la célula y permanecerá preparado para participar en una futura división.
Así se entiende por qué el ciclo se llama ciclo: después de la división, las células hijas vuelven a entrar en G1 y pueden repetir el proceso.
Diapositiva 25. Meiosis
Aquí comienza la segunda gran parte de la clase: la meiosis.
La mitosis ocurre en la línea somática. El profesor aclara que incluso tejidos como el nervioso pueden presentar capacidad de división en determinadas condiciones, aunque las neuronas tienen una tasa de división mucho menor que células como los fibroblastos.
La meiosis, en cambio, está restringida al tejido gonadal.
En la hembra ocurre en relación con los ovarios y la formación de oocitos; en el macho ocurre en los testículos y está relacionada con la formación de espermatozoides.
En términos de procesos:
En el macho hablamos de espermatogénesis.
En la hembra hablamos de ovogénesis.
La finalidad de la meiosis es producir células sexuales o gametos.
Diapositiva 26. Significado de la meiosis
Esta diapositiva resume tres grandes funciones de la meiosis: producción de células haploides, mantenimiento de la constancia de la información génica y producción de una enorme variación genética en las poblaciones.
1-Ciclo celular.pdf
La primera función es producir células haploides.
Si una especie tiene un número diploide determinado de cromosomas, los gametos deben tener la mitad.
Por ejemplo, una vaca (Bos taurus) tiene 60 cromosomas en sus células somáticas. Sus gametos tienen 30.
¿Por qué?
Porque si los gametos también tuvieran 60, al unirse durante la fecundación se produciría un cigoto con 120 cromosomas.
Si ese número siguiera duplicándose generación tras generación, sería incompatible con el funcionamiento del organismo.
Por eso la meiosis reduce el número cromosómico a la mitad y permite que, después de la fecundación, se restaure el número diploide característico de la especie.
La segunda función es mantener la constancia del número cromosómico.
La tercera es generar variabilidad genética.
Esto ocurre especialmente gracias a la recombinación genética o crossing over, que veremos en la profase I.
Gracias a estos mecanismos, los gametos de un mismo individuo no son genéticamente idénticos entre sí.
Diapositiva 27. Meiosis I y Meiosis II
La meiosis ocurre en dos rondas de división:
Meiosis I, también llamada meiosis reduccional.
Meiosis II, también llamada meiosis ecuatorial.
La meiosis I se llama reduccional porque aquí es donde se reduce el número de cromosomas.
Se empieza con una célula diploide y se termina la meiosis I con células haploides.
En el macho, el proceso parte de células de la línea germinal y conduce hacia los espermatocitos.
En la hembra, se relaciona con la ovogénesis y la formación de oocitos.
La meiosis II se llama ecuatorial porque su comportamiento se parece mucho al de la mitosis: en esta segunda división se separan las cromátidas.
Diapositiva 28. Inicio de la meiosis I
En la meiosis I, la primera etapa es la profase I.
Aquí ocurre algo que no ocurre en la mitosis y que es fundamental para la variabilidad genética.
Los cromosomas homólogos se aparean.
Esto significa que el cromosoma que proviene de la madre busca a su cromosoma homólogo proveniente del padre.
Por ejemplo, el cromosoma 1 materno se aparea con el cromosoma 1 paterno; el cromosoma 10 materno con el 10 paterno, y así sucesivamente.
Durante la profase I ocurre el crossing over o entrecruzamiento.
En el paquiteno, una etapa de la profase I, los cromosomas homólogos intercambian segmentos de material genético.
Por eso después podemos encontrar cromosomas que contienen una combinación de segmentos de origen materno y paterno.
Esto explica por qué un descendiente puede presentar características provenientes de diferentes miembros de la familia: la información genética de los padres se reorganiza mediante estos procesos.
Diapositiva 29. Metafase I, anafase I y telofase I
Esta diapositiva muestra la secuencia de la primera división meiótica.
En metafase I, los cromosomas homólogos se encuentran alineados en la placa metafásica.
Aquí hay una diferencia fundamental con la mitosis.
En la mitosis, en anafase se separan las cromátidas hermanas.
En la meiosis I, en cambio, se separan los cromosomas homólogos completos.
En anafase I, un cromosoma homólogo completo va hacia un polo y el otro cromosoma homólogo va hacia el polo contrario.
Cada cromosoma todavía conserva sus dos cromátidas.
Esto es lo que genera la reducción del número cromosómico.
Por ejemplo, si empezamos con cuatro cromosomas, después de la meiosis I cada célula tendrá dos.
Por eso es una división reduccional.
En la telofase I se reorganiza la célula y terminamos con dos células haploides.
Pero atención: aunque ya son haploides, los cromosomas todavía están formados por dos cromátidas.
Diapositiva 30. Meiosis II
Ahora comienza la segunda división meiótica.
Las células resultantes de la meiosis I entran en meiosis II.
En profase II ocurre una nueva compactación del material genético y se reorganiza el aparato necesario para la división.
En metafase II, los cromosomas se alinean nuevamente en la placa metafásica.
Pero ahora sucede algo parecido a la mitosis.
En anafase II, se separan las cromátidas.
Es decir:
Meiosis I → se separan cromosomas homólogos.
Meiosis II → se separan cromátidas.
Esta diferencia es probablemente una de las cosas más importantes de toda la clase.
Diapositiva 31. Anafase II y telofase II
Durante la anafase II, las cromátidas se separan y migran hacia polos opuestos.
Después ocurre la telofase II y finalmente la división celular.
El resultado potencial es la formación de cuatro células haploides.
Estas cuatro células no tienen exactamente la misma información genética.
Cada una posee una combinación diferente debido principalmente al crossing over que ocurrió durante la profase I y a la distribución de los cromosomas homólogos.
Por eso, al terminar la meiosis, podemos tener cuatro células que contienen combinaciones genéticas diferentes.
En el macho, esas células participan en la formación de espermatozoides.
En la hembra, el proceso tiene particularidades diferentes, que el profesor desarrolla posteriormente al hablar de ovogénesis.
Diapositiva 32. ¿Cómo funciona la meiosis?
Esta diapositiva resume visualmente todo el proceso.
Primero existe una célula germinal, como una espermatogonia u ovogonia.
Estas células pueden multiplicarse inicialmente por mitosis.
En algún momento aparecen señales de expresión génica que indican que una célula germinal debe dejar de continuar dividiéndose por mitosis y entrar en el proceso meiótico.
Entonces ocurre la profase I, con compactación del ADN, desaparición de la envoltura nuclear y formación del huso.
La característica especial es que los cromosomas homólogos se buscan y ocurre el crossing over.
Después, en metafase I, los cromosomas homólogos se organizan.
En anafase I, los cromosomas homólogos completos se separan y se genera la haploidía.
Al terminar meiosis I tenemos dos células haploides.
Después comienza meiosis II.
En ella se separan las cromátidas, de manera semejante a la mitosis.
El resultado potencial es de cuatro células haploides con información genética diferente.
Diapositiva 33. Ciclo biológico y gametos
Esta diapositiva vuelve a conectar la meiosis con el ciclo biológico del mamífero.
El proceso puede entenderse así:
Primero tenemos individuos adultos capaces de producir gametos.
Mediante meiosis se producen gametos haploides.
Los gametos se unen durante la fecundación.
La fecundación produce un cigoto diploide.
El cigoto comienza a dividirse y diferenciarse mediante sucesivos procesos celulares.
Así se produce el desarrollo del nuevo individuo.
Cuando este individuo llega a la madurez sexual, vuelve a producir gametos y el ciclo puede repetirse.
Esta relación es muy importante porque muestra que mitosis y meiosis no son procesos aislados. Forman parte de un ciclo biológico completo.
Diapositiva 34. Espermatogénesis
Aquí aparece el proceso de espermatogénesis.
El proceso comienza con células germinales que pueden multiplicarse por mitosis.
Posteriormente se produce la entrada en meiosis.
Se forma un espermatocito primario, que entra en meiosis I.
Después se generan células que continúan hacia la meiosis II.
Al finalizar la meiosis se obtienen células haploides que posteriormente pasan por procesos de diferenciación hasta convertirse en espermatozoides.
Por eso hay que diferenciar:
Meiosis = división que produce células haploides y genera variabilidad.
Espermatogénesis = proceso completo de formación y diferenciación de los espermatozoides.
La meiosis forma parte de la espermatogénesis, pero no es exactamente sinónimo de espermatogénesis.
Diapositiva 35. Morfología espermática
Esta diapositiva está relacionada directamente con el laboratorio de valoración seminal.
El PDF presenta diferentes alteraciones morfológicas de espermatozoides de caballo, incluyendo espermatozoide normal, acrosoma desprendido, inserción abaxial, gota citoplasmática distal, anomalías de la pieza intermedia y anomalías de la cola.
1-Ciclo celular.pdf
Esto conecta con el final de la clase, donde el profesor anuncia que en el laboratorio van a trabajar con espermatozoides y valoración de la vitalidad seminal.
La valoración seminal no consiste simplemente en mirar si existen espermatozoides. También se puede estudiar su morfología y características funcionales.
Por ejemplo, se pueden observar alteraciones en:
el acrosoma,
la pieza intermedia,
la cola,
la posición de inserción,
o la presencia de gotas citoplasmáticas.
Estas características pueden aportar información sobre la calidad de la muestra seminal.
Diapositiva 36. Ovogénesis
Esta diapositiva representa el proceso de ovogénesis.
La ovogénesis tiene diferencias importantes respecto a la espermatogénesis.
En lugar de producir cuatro células funcionales equivalentes, el proceso femenino distribuye el citoplasma de manera desigual.
Se genera un oocito grande y cuerpos polares pequeños.
El objetivo es conservar una gran cantidad de citoplasma en la célula que continuará con el desarrollo.
El profesor también había explicado que en la hembra partimos de células germinales como las ovogonias y que, al avanzar el proceso meiótico, aparecen los oocitos correspondientes.
Por eso, aunque tanto espermatogénesis como ovogénesis utilizan meiosis, el resultado celular no es idéntico.
Diapositiva 37. Expansión del cúmulus y reinicio de la meiosis
Esta diapositiva muestra eventos relacionados con la maduración del oocito.
El PDF señala específicamente:
expansión del cúmulus
reinicio de la meiosis
y muestra etapas como vesícula germinal, metafase I y metafase II, con tiempos asociados.
1-Ciclo celular.pdf
Esto es importante porque la meiosis femenina no debe entenderse simplemente como una división que ocurre de manera continua y sin pausas.
El oocito atraviesa etapas específicas de maduración y el proceso meiótico presenta momentos de detención y reanudación.
Por eso aquí aparece el concepto de reinicio de la meiosis.
La expansión del cúmulus también está relacionada con la maduración del complejo que rodea al oocito y con los cambios que ocurren antes de que pueda continuar hacia las siguientes etapas.
Diapositiva 38. Material de laboratorio
Esta es la última diapositiva y muestra material utilizado para el trabajo práctico: cajas de cuatro pozos y cajas de Petri.
1-Ciclo celular.pdf
Esto conecta directamente con lo último que dice el profesor al terminar la clase: el próximo laboratorio estará dedicado a trabajar con espermatozoides y valoración de la vitalidad seminal.
Por tanto, esta diapositiva ya funciona como transición entre la explicación teórica del ciclo celular, mitosis y meiosis, y la aplicación práctica en el laboratorio.
Lo que tienes que tener conectado de TODA la clase
Aunque no quiero reducirte la explicación a un resumen de “lo más importante”, sí hay una lógica que une absolutamente todo lo que explicó el profesor:
Ciclo celular → crecimiento, mantenimiento, regeneración y división.
Durante la interfase:
G1 → crecimiento y duplicación de organelas.
S → replicación del ADN.
G2 → crecimiento y preparación para la división.
Después viene la mitosis:
Profase → compactación del ADN y formación del huso.
Prometafase → desaparición de la envoltura nuclear y mayor compactación.
Metafase → cromosomas alineados en el ecuador y máxima compactación.
Anafase → separación de cromátidas hermanas.
Telofase → descompactación y reorganización nuclear.
Citocinesis → separación física en dos células.
El resultado de la mitosis es:
2 células hijas con el mismo número de cromosomas que la célula progenitora y, en condiciones normales, la misma información genética.
Después está la meiosis:
Meiosis I = reduccional → se separan cromosomas homólogos y se genera haploidía.
Dentro de la profase I ocurre:
crossing over → recombinación genética → variabilidad.
Después:
Meiosis II = ecuatorial → se separan cromátidas.
El resultado potencial es:
4 células haploides genéticamente diferentes.
Y finalmente todo esto se conecta con la reproducción:
gametos haploides → fecundación → cigoto diploide → mitosis y diferenciación → organismo → madurez sexual → nuevos gametos.
Ese es el hilo que el profesor estuvo desarrollando durante toda la clase: el ciclo celular no es simplemente “mitosis”; es el conjunto de procesos que permiten que una célula crezca, mantenga su función, copie correctamente su ADN, se divida, forme tejidos y, en la línea germinal, produzca gametos que permitan mantener el número cromosómico y generar diversidad genética.