División celular II

Como ya hemos mencionado, las células se reproducen mediante un proceso conocido como división celular. En la sección anterior de temas de estudio, llamada “División celular I”, nos detuvimos en el proceso de mitosis, cuyo resultado son dos células hijas genéticamente idénticas entre ellas y a su célula progenitora. En esta sección analizaremos en detalle el proceso de división meiótica o meiosis. Te recomendamos prestar suma atención y, a medida que vayas incorporando los nuevos conceptos, puedes compararlos con el proceso de mitosis que ya has estudiado.

La meiosis

Muchas de las estructuras y de los eventos que ocurren durante la meiosis, se comparten con el proceso de mitosis. Sin embargo, la división celular meiótica difiere de la mitótica en un aspecto importante: luego de la duplicación del ADN (común en ambos procesos), la célula experimenta dos divisiones nucleares reduccionales conocidas como meiosis I y meiosis II.

La palabra meiosis proviene de una palabra griega que significa “disminuir” y hace alusión a que en este proceso se reduce el número de cromosomas a la mitad. Cada célula hija recibe un solo miembro de cada par de cromosomas homólogos. Por si no lo recuerdas, los cromosomas homólogos, son los cromosomas que contienen los mismos genes y uno proviene del padre (paterno) y otro proviene de la madre (materno). Por ejemplo, cada célula diploide de nuestro organismo contiene 23 pares distintos de cromosomas (un juego materno y otro paterno); y la división meiótica producirá células hijas haploides con solo 23 cromosomas. No te preocupes si no queda totalmente claro este concepto, verás que a lo largo de la siguiente explicación detallada y completa, lo comprenderás.

¿En que organismos y/o tipos celulares ocurre?

Es importante destacar que, en organismos multicelulares, la meiosis se da solo en las células germinales, o sea, las células que darán origen a los gametos (óvulos o espermatozoides). Este proceso es llamado de forma general gametogénesis; y específicamente ovogénesis o espermatogénesis, según si da origen a los óvulos o los espermatozoides, respectivamente.

Por supuesto, la meiosis también ocurre en muchos otros organismos, algunos de los cuales son unicelulares, como por ejemplo en los hongos, los protistas como las algas unicelulares Chlamydomonas o incluso también en las plantas como los helechos.

Las fases

Las fases de la meiosis reciben los mismos nombres que las fases equivalentes de la mitosis, seguida de un I o un II, para distinguir las dos divisiones.
Analicemos en detalle estas etapas:

Meiosis I
Esta primera etapa, al igual que la mitosis, se inicia luego de la duplicación de los cromosomas que se da en la fase S del ciclo celular.

Profase I:
Esta es la etapa más compleja del proceso y se divide, a su vez, en 5 subetapas que mencionaremos junto con los eventos más importantes de cada una:
–Leptoteno: Los cromosomas se comienzan a condensar.
–Zigoteno: Los cromosomas homólogos comienzan a acercarse hasta quedar unidos en toda su longitud (sinapsis) y el complejo resultante se conoce como bivalente o tétrada, dado que está formado por los cuatro cromosomas homólogos (paterno y materno) apareados, asociándose así las 4 cromátidas homólogas. Producto de la sinapsis, se forma el complejo sinaptonémico.

-Paquiteno: Una vez formado el complejo bivalente o tétradas, se produce el entrecruzamiento cromosómico (crossing-over) en el cual las cromátidas homólogas no hermanas intercambian material genético. En el siguiente esquema se representa el entrecruzamiento cromosómico, suponiendo una célula con dos pares distintos de cromosomas homólogos.

– Diploteno: Los cromosomas continúan condensados y es posible observar al microscopio los lugares del cromosoma donde se ha producido la recombinación, llamados quiasmas.

– Diacinesis: Esta etapa apenas se distingue de la subetapa anterior, sin embargo se produce la ruptura de la membrana nuclear.

Metafase I:
En esta etapa el huso cromático aparece totalmente desarrollado y los cromosomas se sitúan en el plano ecuatorial, unidos por sus centromeros a los filamentos del huso.

Anafase I:
Durante esta etapa, cada par de cromosomas homólogos se dirige a un polo.

Telofase I:
Cada célula hija ahora tiene la mitad del número de cromosomas, pero cada cromosoma consiste en un par de cromátidas. Los microtúbulos que componen la red del huso mitótico desaparecen, y una membrana nuclear nueva rodea cada sistema haploide (células que contienen solo un ejemplar de cada tipo de cromosoma). Además, los cromosomas se descondensan nuevamente.

Seguido a esto, puede o no ocurrir citocinesis en esta etapa, o bien, ocurrir recién al final de Meiosis II.

Veamos en el siguiente esquema todas las etapas de la meiosis I que hemos mencionado:

Meiosis II
La meiosis II es similar a la mitosis, sin embargo, las cromátidas de cada cromosoma ya no son idénticas debido a la recombinación producida en la etapa I.

Profase II:
Desaparece la envoltura nuclear y el nucléolo, se forma el huso y los cromosomas comienzan a condensarse y son visibles nuevamente al microscopio.

Metafase II:
Las fibras del huso se unen a los cinetocóros de los cromosomas. Éstos últimos se alinean a lo largo del plano ecuatorial de la célula.
Te preguntarás cómo es posible diferenciar al microscopio metafase I y la II y si bien no es simple, es evidente; en la metafase I las cromatidas se disponen en haces de cuatro (tétrada) y en la metafase II lo hacen en grupos de dos (como en la metafase mitótica).

Anafase II:
Las cromátidas se separan en sus centrómeros, y un juego se desplaza hacia cada polo.

Telofase II:
En esta etapa ya hay un miembro de cada par homologo en cada polo. Cada uno es un cromosoma no duplicado. Se reensamblan las envolturas nucleares, desaparece el huso acromático, y los cromosomas se alargan en forma gradual perdiendo su estado condensado.

Luego de la Meiosis II ocurre la citocinesis, tal y como lo hemos detallado en la sección anterior “División Celular I”.
Veamos en el siguiente esquema todas las etapas de la meiosis II que hemos mencionado:

Compartimos contigo un video donde podrás ver esquemas explicativos del proceso de división meiótica

Repasando…

Como has podido observar, el comportamiento de los cromosomas durante la meiosis I difiere completamente del que se da en mitosis. En meiosis I los cromosomas homólogos se aparean e intercambian ADN entre sí, y las cromátidas hermanas permanecen unidas entre sí. En meiosis II, se observa un comportamiento de los cromosomas que es idéntico al que se da en mitosis: las cromátidas hermanas se separan y cada una es atraída hacia los polos opuestos.

De acuerdo a la simbología utilizada en biología el número de tipos diferentes de cromosomas de una especie se denomina número haploide y se designa como n. En los seres humanos, n=23, porque tenemos 23 tipos diferentes de cromosomas. Las células diploides contienen 2n cromosomas, o sea dos de cada tipo, uno proveniente de cada progenitor. Por ende cada célula de nuestro cuerpo (que no sea una célula germinal) tendrá 46 cromosomas [2n= (2×23)=46]. La mosca de la fruta en cambio tiene n=4 y 2n=8. El número de cromosomas varía para cada especie en particular!.

Ahora recapitulemos… las células diploides (2n) que, por lo tanto tienen pares de cromosomas homólogos, luego de la duplicación de ADN, tendrán, cada uno, dos cromátidas hermanas (2n duplicado). La meiosis separa cada una de las cromátidas hermanas para formar un núcleo diferente, con lo cual se reduce a la mitad el número de cromosomas presente en cada núcleo (n). Es decir, que a partir de una célula progenitora diploide (2n), que sufre una duplicación del ADN previa a la división meiótica, se obtienen, como máximo, cuatro células hijas haploides (n).

Variabilidad genética

Cada célula hija resultante es haploide y tiene una combinación de genes distinta. Esta variación genética tiene dos fuentes:

1.- Durante la meiosis, los cromosomas maternos y paternos se separan, de modo que cada uno de cada par se distribuye al azar en los polos de la anafase I.

2.- Se produce un intercambio de segmentos de ADN durante la meiosis I.

Anomalías en la segregación cromosómica durante la meiosis

Para el caso de los organismos pluricelulares la meiosis es fundamental para el proceso reproductivo, en el cual participarán los gametos generados. Si ocurren fallas durante el proceso de meiosis esto puede traer consecuencias graves para el organismo en desarrollo. Ocasionalmente los cromosomas homólogos o las cromátidas hermanas no se separan adecuadamente durante meiosis I o meiosis II, fenómeno conocido como “No-disyunción” y como consecuencia se generan gametos con un número anormal de cromosomas. Si estos gametos participan de la fecundación, puede que, o bien no produzcan organismos viables, o traigan como consecuencia el desarrollo de síndromes. Ejemplos de ello son el Síndrome de Down, el de Turner o el de Klinefelter.

El ciclo vital de los organismos incluye habitualmente la meiosis y la mitosis. Específicamente la meiosis, es un proceso maravilloso y fundamental para que se de la reproducción sexual. No te pierdas la sección donde tratamos en detalle los tipos de reproducción descritos hasta el momento.

Actividad:
¿Te animas a comparar los procesos de mitosis y meiosis?: por ejemplo en el tipo de células en que ocurre el proceso –cuántas divisiones celulares ocurren?- ¿cuál es la cantidad máxima de células hijas resultantes? – ¿cuáles son etapas? – ¿qué contenido genético presentan las células hijas, (2n o n)?.Por último, ¿puedes hacer un esquema comparando ambos procesos?

Te dejamos el siguiente video cuya animación es muy interesante y te puede ayudar a comprender finalmente este tema.

http://www.youtube.com/watch?v=kVMb4Js99tA

El video está en inglés, sin embargo puedes leer los subtítulos en español. Al iniciar el video aparecerá un recuadro rojo donde dice subtítulos, debajo a la derecha. Tienes que pinchar allí, y dentro de traducir subtítulos beta, seleccionar el idioma “Español”.

Bibliografía consultada:

• Biología Curtis. 7ª ed. Adriana Schnek, Alicia Massarini. Ed. Médica Panamericana. 2008.
• Biología “La vida en la tierra”, 6ta ed. T. Audesirk, G. Audesirk & B. Byers.

Puedes encontrar el audio de este Tema de Estudio (8) en nuestro canal de ivoox

Imagen de portada cortesía de Carolina Biological Supply Company.