¿Qué es la mitosis?
La mitosis es la división de un núcleo de una sola célula que da como resultado dos núcleos hijos con la misma información genética. Tiene lugar en células de organismos eucariotas (los procariotas no tienen núcleo celular) y generalmente precede a una división de la célula completa, de la cual emergen dos células hijas idénticas.
En el ciclo celular de división de las células eucariotas, la división nuclear y la división celular están acopladas. Por tanto, la mitosis y la citocinesis también se denominan juntas mitosis o fase M. Durante la interfase entre mitosis sucesivas, el ADN La molécula de un cromosoma se duplica (replicación), después de lo cual cada cromosoma consta de dos cromátidas hermanas idénticas. Durante la mitosis, estas cromátidas se separan y se dividen para que cada núcleo hijo reciba una mitad idéntica a la de un cromosoma hijo. Esto significa que una copia idéntica de todo el genoma cromosómico de la célula madre se puede transmitir a dos células hijas.
En la mitosis, no hay cambios en el número de cromosomas, el grado de ploidía permanece igual. Si la célula madre era haploide, los núcleos de las células hijas también son haploides. Si la célula inicial era diploide, los núcleos de las células hijas también son diploides.
La mitosis tiene lugar principalmente en las células somáticas del cuerpo de los organismos multicelulares, mientras que los tipos de división celular en las células reproductoras se denominan meiosis. Para los organismos unicelulares, la mitosis puede considerarse una forma de reproducción asexual.
La meiosis se puede distinguir de la mitosis por una forma fundamentalmente diferente de división nuclear, en la que las cromátidas hermanas no se separan en la primera división celular, sino que se asignan juntas como cromosomas homólogos a un núcleo hijo. Se integra en el ciclo de generación y conduce a una reducción del conjunto de cromosomas y células hijas genéticamente diversas.
Editado por Christina Swords, Ph.D.
Función de la mitosis
La mitosis permite dividir la información genética contenida en los cromosomas de tal forma que dos núcleos de células hijas vuelvan a recibir la misma información genética. Para que esto suceda, el material genético en el núcleo de una célula madre debe haberse duplicado primero, durante la interfase anterior del ciclo celular. Cada cromosoma, que inicialmente consta de una cromátida después de la división nuclear, tiene dos cromátidas hermanas idénticas después de la duplicación, que están conectadas en el centrómero. En las fases de mitosis, estos se comprimen, adhieren, disponen, separan y mueven de modo que se forman dos colecciones ordenadas espacialmente diferentes, pero idénticas en número y tipo de cromosomas, entre las cuales se divide el núcleo.
En eucariotas multicelulares, la mitosis es el requisito previo para la formación de un nuevo núcleo celular y, por lo general, con algunas excepciones, también para la formación de nuevas células. En organismos multicelulares como los humanos, la división celular no ocurre en todas las líneas celulares desarrolladas durante su desarrollo. Por tanto, las células nerviosas y musculares no se multiplican una vez que se completa la diferenciación. Estas células abandonan el ciclo de división posmitótico y entran en la denominada fase G0, por lo que el ADN no se replica en absoluto. Los glóbulos rojos humanos maduros ya no pueden dividirse porque luego carecen de su núcleo celular y, por lo tanto, no se puede iniciar la mitosis. Las células epiteliales en el intestino y la piel, por otro lado, se multiplican con mucha más frecuencia que la media y así renuevan las superficies internas y externas del cuerpo.
La división nuclear real de las células humanas suele tardar aproximadamente una hora; la interfase del ciclo celular de las células en división continua, que tiene lugar entre las fases de la mitosis, dura considerablemente más, aproximadamente de 12 a 24 horas, según el tipo de célula. En otros organismos, la duración de la mitosis puede ser más larga, como en el frijol de campo con aproximadamente dos horas, o menos, como en la mosca de la fruta, donde a menudo dura solo 9 minutos.
La mitosis puede ser estimulada por varios péptidos o proteínas llamados mitógenos. Un ejemplo es el factor promotor de la maduración (MPF), la estructura proteica de la ciclina B con una quinasa (CDK 1).
Diferencia entre mitosis y meiosis
Para distinguir de la división por mitosis, la meiosis es un tipo especial de división nuclear, en la que tiene lugar una reducción del conjunto de cromosomas y no se forman núcleos hijos idénticos. Ocurre en la formación de células sexuales (es decir, óvulos y espermatozoides) para la reproducción sexual y puede resultar en la formación de cuatro células haploides a partir de una célula inicial diploide en dos pasos de división.
Hay dos etapas: meiosis i y meiosis ii. En la primera etapa (división de reducción), el conjunto de cromosomas se divide por la mitad, mientras que la segunda etapa (división de ecuaciones) corresponde aproximadamente al curso de la mitosis con una etapa adicional de telofase ii.
Fases de una mitosis
Visión de conjunto
Antes de que comience la mitosis, todo el genoma es replicado por un ADN polimerasa .
En la profase de la célula animal, los dos centrosomas se separan y migran a los polos opuestos de la célula. Los centrosomas actúan como centros organizadores de microtúbulos (MTOC) y son cada uno de los puntos de partida para el ensamblaje del huso de la mitosis. En las plantas superiores, otros componentes celulares asumen la función de MTOC, porque sus células no tienen centrosomas. Los cromosomas se condensan, volviéndose visibles bajo el microscopio óptico, y solo ahora son visibles en la forma de X a menudo representada (durante la interfase están presentes en una forma alargada de hasta varios centímetros de largo, como estructuras delgadas en forma de hilo). Dado que los cromosomas ya se han duplicado en la interfase, constan de dos cromátidas hermanas idénticas cada una, que todavía están conectadas en el centrómero. El final de la profase se alcanza cuando la envoltura nuclear se fragmenta.
En la prometafase, la vaina nuclear se desintegra y las fibras del huso del aparato del huso penetran desde ambos polos hacia el centro de la célula. Los cromosomas ahora se pueden mover, alinear y ordenar por medio de los microtúbulos adherentes.
En la metafase, los cromosomas en metafase altamente condensados están alineados por los microtúbulos como fibras del huso entre los polos del huso en el medio de la célula. La metafase se completa cuando todos los pares de cromosomas han llegado a esta placa de metafase, los cromosomas se alinean y sus cinetocoros están conectados con microtúbulos de ambos polos.
En la anafase, las dos cromátidas de un cromosoma se separan y se separan a lo largo de las fibras del huso, el centrómero primero, en direcciones opuestas hacia los polos del huso. De esta manera, se recolecta un conjunto completo de cromátidas o cromosomas hijos en cada polo. Esto crea la base para los dos núcleos hijos. Se considera que la anafase ha terminado cuando los cromosomas de los dos núcleos hijos futuros ya no se separan más.
La última fase de la mitosis se llama telofase. Sigue la anafase precedente sin transición. Las fibras del cinetocoro se rompen, la envoltura nuclear se reconstruye y los cromosomas se descondensan. Una vez completada la descondensación, el genes se puede leer de nuevo y el núcleo vuelve a tener su forma de trabajo.
En la mayoría de los casos, a la telofase le sigue la citocinesis, con la que los núcleos hijos pueden asignarse a dos células hijas. Sin embargo, esta división celular no forma parte de la mitosis.
Profase
Condensación de cromosomas
Durante la interfase, la doble hebra continua de ADN de un cromosoma está rodeada libremente por proteínas de empaquetamiento en muchos sitios y, por lo tanto, es accesible. Al comienzo de la profase, los filamentos de cromatina que forman un cromosoma se condensan y acortan cada vez más al unirse a las condensinas a través de pliegues y múltiples vueltas en bucles, espirales y espirales dobles.
Debido a su estructura altamente espiralizada, se forman estructuras visibles, los bucles nucleares o cromátidas de un cromosoma. Estas nuevas estructuras representan una forma más compacta de filamentos de cromatina aptos para el transporte. Además, en este estado, la sección de ADN de un gen no es accesible y, por lo tanto, no se puede expresar. Debido a esto, el nucleolo desaparece.
Formación de fibras de husillo
En las células animales, también se han formado dos centrosomas (cada uno con un par de centriolos) duplicándose durante la interfase. Ahora migran a lados opuestos del núcleo y así forman los polos del huso. Los centrosomas organizan la estructura del aparato del huso a partir de microtúbulos. Al principio, las fibras del huso se forman a partir de los centrosomas en forma de estrella, que también se llama aster o microtúbulo astral.
Las células vegetales no utilizan centriolos ni centrosomas; en cambio, otras estructuras asumen la tarea de organizar los microtúbulos como elementos del aparato del huso.
Prometafase
En las células animales, la prometafase comienza con la degradación de la envoltura nuclear. Los centrosomas se separan más hacia los polos opuestos y las fibras del huso se extienden. El huso mitótico que brota penetra desde ambos polos en el nucleoplasma, con conexiones superpuestas entre los polos, llamadas microtúbulos polares. Las fibras del huso se adhieren a los centrómeros de los cromosomas, formando cinetocoros. Estos permiten el movimiento y alineación de un cromosoma y la posterior separación de sus cromátidas en la región del centrómero.
Metafase
La metafase es la tercera fase de la mitosis si la prometafase se considera una fase separada.
El aparato del huso organiza los cromosomas en el medio de la célula, aproximadamente a la misma distancia de los polos del huso. Por lo tanto, los cromosomas se encuentran uno al lado del otro en una posición inicial desde la cual se pueden separar las cromátidas hermanas.
Esta disposición también se denomina placa de metafase. Las imágenes microscópicas de esta fase se utilizan para identificar visualmente los cromosomas individuales de un conjunto de cromosomas con el fin de determinar el cariotipo.
Un punto de control de la mitosis también cae en esta fase: solo después de que los microtúbulos se hayan adherido a ambos polos del huso, se puede liberar la unión entre las cromátidas.
Anafase
Las dos cromátidas de un cromosoma se separan y se mueven en diferentes direcciones. Las cromátidas hermanas se convierten así en cromosomas hijos (cromosomas de una cromátida), que se transportan a lo largo de las fibras del huso hasta los polos opuestos de la célula. En este proceso, las fibras de cinetocoro se acortan. Mientras tanto, los microtúbulos de las fibras de los polos pueden alargarse, haciendo que los polos se alejen entre sí.
Se puede hacer una distinción entre la separación de los cromosomas, como anafase I, y la separación de las fibras del polo del huso, como anafase II.
Telofase
Cuando los cromosomas hijos finalmente alcanzan los polos del huso, las fibras de cinetocoro cada vez más acortadas se rompen en gran medida. Inicialmente, las fibras polares pueden alargarse aún más hasta que los polos alcancen su distancia máxima de separación, momento en el que el aparato del huso se disuelve. La envoltura nuclear de los núcleos hijos ahora está construida en gran parte a partir de fragmentos de la vieja membrana nuclear. Los cromosomas se descondensan nuevamente. Los nucléolos también reaparecen en cada núcleo respectivo.
Citocinesis
En la mayoría de los casos, la célula se divide una vez completada la formación del núcleo. En las células animales, un anillo contráctil de fibras de actina surca el citoplasma, dividiendo la célula en dos células hijas.
Mitosis sin división celular
A veces, la mitosis no va seguida de citocinesis. En animales multicelulares, la diferenciación de tejidos puede conducir a relaciones muy ordenadas en las que las células portadoras de funciones ya no se dividen. En el tejido del sistema nervioso, por ejemplo, la mayoría de las neuronas en red son posmitóticas y no pueden dividirse. Las células maduras del músculo cardíaco tampoco tienen capacidad para dividirse.
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