El ciclo celular: mitosis y meiosis

El ciclo se divide en cuatro fases principales dentro de la interfase:

1. Fase $G_1$ (Gap 1): La célula aumenta de tamaño y sintetiza proteínas y ARN. Es el momento en que la célula decide si dividirse o no. Existe un punto de restricción (punto R); si se supera, la célula entra irreversiblemente en fase S.
2. Fase S (Síntesis): Se produce la replicación del ADN. Cada cromosoma pasa de tener una cromátida a tener dos cromátidas hermanas idénticas. También se sintetizan las histonas.
3. Fase $G_2$ (Gap 2): La célula se prepara para la mitosis. Se sintetizan las proteínas necesarias para la división, como la tubulina, y se duplican los centrosomas.
4. Estado $G_0$ (Quiescencia): Algunas células especializadas (como las neuronas) abandonan el ciclo y entran en un estado de reposo proliferativo o diferenciación terminal.

Durante la interfase, el ADN está en forma de cromatina. Al llegar la división, se condensa formando cromosomas.

• Cromátidas hermanas: Dos copias idénticas de ADN unidas por el centrómero.
• Cinetocoro: Estructura proteica sobre el centrómero donde se anclan los microtúbulos del huso.
• Eucromatina: ADN menos condensado, transcripcionalmente activo.
• Heterocromatina: ADN muy condensado, inactivo.

El empaquetamiento sigue niveles: desde el nucleosoma ("collar de perlas") hasta el cromosoma metafásico, logrando una compactación de hasta 10.000 veces.

El ciclo no es un proceso caótico, sino regulado por un sistema de control bioquímico:

• Ciclinas y CDK: Las quinasas dependientes de ciclinas (CDK) se activan al unirse a proteínas llamadas ciclinas. Estas parejas actúan como interruptores que permiten el paso de una fase a otra.
• Checkpoints (Puntos de control): Mecanismos de vigilancia que aseguran que el ADN no esté dañado y se haya replicado correctamente antes de seguir.
• Apoptosis: Si el daño es irreparable, la célula activa la muerte celular programada para evitar mutaciones.
• Cáncer: Surge cuando fallan estos controles, permitiendo una proliferación celular descontrolada que evade la apoptosis.

1. Profase: La cromatina se condensa en cromosomas visibles. Desaparece el nucléolo y la envoltura nuclear se fragmenta. Se empieza a formar el huso mitótico.
2. Metafase: Los cromosomas alcanzan el máximo grado de condensación y se alinean en el plano medio de la célula, formando la placa ecuatorial.
3. Anafase: Las cromátidas hermanas se separan súbitamente y son arrastradas hacia polos opuestos de la célula.
4. Telofase: Los cromosomas llegan a los polos y comienzan a descondensarse. Se reforma la envoltura nuclear y reaparece el nucléolo.

El huso mitótico es una estructura de microtúbulos que organiza el movimiento cromosómico:

• Centrosomas: Actúan como centros organizadores de microtúbulos en células animales.
• Fibras cinetocóricas: Unen los cromosomas al huso.
• Fibras polares: Se extienden de polo a polo y ayudan a separar los centrosomas.

Es la división física del citoplasma, que ocurre al final de la telofase.

• Células animales: Se forma un anillo contráctil de actina y miosina que estrangula la célula hasta dividirla.
• Células vegetales: Debido a la pared celular rígida, no hay estrangulamiento. Se forma el fragmoplasto a partir de vesículas del aparato de Golgi, creando una nueva pared celular.

El resultado biológico de la mitosis son dos células hijas genéticamente idénticas y diploides ($2n$), si la célula madre era diploide.

Es una división reduccional. La fase más compleja es la Profase I, dividida en:

1. Leptoteno: Los cromosomas se hacen visibles.
2. Zigoteno: Los cromosomas homólogos se aparean (sinapsis) formando bivalentes o tetradas.
3. Paquiteno: Ocurre el sobrecruzamiento (crossing-over), el intercambio de fragmentos de ADN entre cromátidas no hermanas.
4. Diploteno: Los homólogos empiezan a separarse pero permanecen unidos por los quiasmas (puntos donde hubo sobrecruzamiento).
5. Diacinesis: Los cromosomas se preparan para la metafase.

En la Anafase I, no se separan cromátidas, sino que se separan cromosomas homólogos completos hacia polos opuestos.

Es una división ecuacional, similar a una mitosis normal, pero sin duplicación previa del ADN (Intercinesis).

• Se separan las cromátidas hermanas (que ya no son idénticas debido al sobrecruzamiento).
• Resultado: Cuatro células hijas haploides ($n$), genéticamente distintas entre sí.

1. Reducción cromosómica: Permite que tras la fecundación se mantenga el número de cromosomas de la especie.
2. Variabilidad genética: Gracias al sobrecruzamiento y a la segregación aleatoria de los cromosomas, cada gameto es único. Esta variabilidad es la materia prima de la evolución.

Dependiendo de cuándo ocurra la meiosis en el ciclo de vida:

• Ciclo Haplontes: La meiosis ocurre justo después de la formación del cigoto (meiosis cigótica). El organismo adulto es haploide (ej. algunos hongos y algas).
• Ciclo Diplontes: La meiosis ocurre para formar gametos (meiosis gamética). El organismo adulto es diploide (ej. animales).
• Ciclo Diplohaplontes: Presenta alternancia de generaciones. Existe una fase multicelular diploide (esporofito) que por meiosis espórica produce esporas, las cuales dan lugar a una fase haploide (gametofito) (ej. plantas).

A veces, los cromosomas no se separan correctamente, fenómeno llamado no disyunción.

• Aneuploidías: Células con un número anómalo de cromosomas.
  • Trisomías: Tres copias de un cromosoma (ej. Síndrome de Down o trisomía 21).
  • Monosomías: Una sola copia de un cromosoma (ej. Síndrome de Turner, X0). Estas alteraciones se detectan mediante el cariotipo, que es la representación ordenada de los cromosomas de un individuo.