Conceptos Fundamentales de la Genética
Recombinación Genética: Es el intercambio de fragmentos cromosómicos entre cromosomas homólogos durante la profase I de la meiosis. Tiene lugar en las células germinales (aunque excepcionalmente puede ocurrir en células somáticas) y su función es el aumento de la variabilidad genética.
Segregación Cromosómica: Separación al azar de los cromosomas de origen materno y paterno durante la anafase.
La Mitosis: División del Núcleo Celular
La mitosis es un proceso de división del núcleo de una célula que ocurre en las células somáticas.
- Durante el proceso se produce un reparto equitativo del material genético ya duplicado entre las dos células hijas que se van a formar.
- Antes de que ocurra la división, la célula pierde estructuras móviles como cilios y flagelos, se duplican los centriolos y aumenta su tamaño.
Fases de la Mitosis
Profase
En esta etapa ocurre la condensación de la cromatina, formando cromosomas con dos cromátidas unidas por el centrómero. Se produce el desplazamiento de los centriolos duplicados hacia los polos y la formación de los microtúbulos del huso acromático por polimerización de tubulina.
Se forman tres tipos de microfilamentos:
- Cinetocóricos: Unidos a cada cromosoma por su centrómero.
- Polares: Se extienden desde los polos de la célula.
- Astrales: Rodean a los centriolos de los polos.
Finalmente, ocurre la desaparición de la membrana nuclear y el nucléolo deja de ser visible.
Metafase
Los centrosomas se ubican en los polos opuestos de la célula. Los cromosomas están altamente enrollados y condensados, situándose en un plano equidistante de los dos polos, denominado plano ecuatorial o placa metafásica.
Anafase
La anafase comienza cuando los centrómeros duplicados de cada par de cromátidas hermanas se separan. Las nuevas cromátidas (ahora cromosomas hermanos) se mueven hacia los polos opuestos de la célula debido a la acción del huso.
Los cromosomas, atendiendo a su morfología, se visualizan de distinto modo:
- Metacéntricos: En forma de V.
- Submetacéntricos y acrocéntricos: En forma de L y de J.
Al final de la anafase, un juego completo de cromosomas se agrupa en cada polo de la célula.
Telofase
Los juegos de cromosomas se agrupan en los dos polos y comienzan a desenrollarse, tomando el aspecto extendido característico de la interfase. Se vuelve a formar una membrana nuclear alrededor de cada juego de cromosomas, el huso desaparece y se forma el nucléolo. La división nuclear por mitosis se completa en este punto.
Fases de la Interfase
Fase G1
Durante esta etapa se produce un aumento del tamaño de la célula que se prepara para la división.
- Su duración es variable; existen células que permanecen indefinidamente en esta etapa, denominada fase G0.
- La fase G0 ocurre tras la diferenciación celular. Durante esta fase, la célula pierde la capacidad de dividirse. Esto sucede en células especializadas como las neuronas o las células musculares.
Fase S
También llamada fase de síntesis. Durante esta etapa se produce la duplicación del material genético que posteriormente será repartido entre las dos células hijas. Además, se sintetizan histonas que permitirán el empaquetamiento de la cromatina.
Fase G2
Su duración es corta. En esta etapa se duplican los centriolos y se sintetizan proteínas como la tubulina. También ocurre una reparación de los errores que se hayan podido producir en la duplicación del ADN para asegurar que las copias sean idénticas y sin mutaciones.
Preguntas y Razonamientos sobre Genética
¿Puede una célula haploide producir gametos mediante meiosis?
Respuesta: No, porque la meiosis es un proceso que reduce el número de cromosomas a la mitad y esto no es posible en células haploides, que ya poseen un solo juego cromosómico.
¿Podría encontrarse en algún momento de una mitosis un cromosoma con cromátidas distintas? ¿Y durante la meiosis?
Respuesta en Mitosis: No, dado que las dos cromátidas de un cromosoma proceden de una misma molécula de ADN que se replica dando lugar a dos moléculas de ADN iguales. (Si se producen errores en la replicación del ADN, podría considerarse válido decir que las cromátidas pueden ser distintas).
Respuesta en Meiosis: Sí, dado que en la profase I de la meiosis se produce un intercambio de segmentos cromosómicos (recombinación) entre los cromosomas homólogos de origen materno y paterno, los cuales no tienen necesariamente la misma información.
Diferencias entre Mitosis y Meiosis en Animales
En los animales, ¿qué tipos celulares experimentan cada división? ¿En qué consiste la recombinación y cuál es su consecuencia evolutiva?
- Mitosis: Se dividen las células somáticas, dando lugar a células hijas con idéntico material genético.
- Meiosis: Las células germinales forman células haploides (gametos) para que en la fecundación se restituya la dotación cromosómica.
- Recombinación genética: Es el intercambio de fragmentos entre cromosomas homólogos durante la profase meiótica.
- Consecuencia evolutiva: Incrementa la variabilidad genética, lo cual es fundamental para la evolución de las especies.
Ejercicios de Identificación y Ordenación
Orden cronológico de procesos mitóticos
Indique la fase y el orden de los siguientes procesos: a) migración de cromátidas hermanas, b) organización en el plano ecuatorial, c) rotura de la envoltura nuclear, d) condensación de la cromatina, e) descondensación de los cromosomas.
Orden correcto: d – c – b – a – e.
- d) Profase: Condensación de la cromatina.
- c) Final de la Profase: Rotura de la envoltura nuclear.
- b) Metafase: Organización en el plano ecuatorial.
- a) Anafase: Migración de cromátidas hermanas a los polos.
- e) Telofase: Descondensación de los cromosomas.
Análisis de división celular (2n = 4)
Si una figura representa una célula con 2n = 4 y alelos A, a, B, b:
- Tipo de división y etapa: Meiosis, Metafase I.
- Componentes: 1: Cromosomas o bivalentes; 2: Centriolos; 3: Huso mitótico.
- Sucesos: Disposición de bivalentes en el ecuador de la célula.
- Etapa siguiente: Anafase I. El resultado final serán cuatro células haploides con contenido genético: AB, Ab, aB y ab.
Comparativa de procesos A (Meiosis) y B (Mitosis)
Identificación: El proceso A es la Meiosis y el B es la Mitosis. El número 1 representa la Profase I meiótica, donde ocurre el apareamiento y la recombinación de cromosomas homólogos.
Diferencias principales:
- Número de divisiones (dos en meiosis, una en mitosis).
- Número de células resultantes (cuatro en meiosis, dos en mitosis).
- Dotación genética (células haploides en meiosis, diploides en mitosis).
- Presencia de recombinación genética (solo en meiosis).
- Finalidad (reproducción sexual vs. crecimiento/recambio celular).
Importancia biológica:
- Mitosis: Permite obtener células hijas con idéntica información genética, facilitando el crecimiento y el recambio celular en organismos pluricelulares.
- Meiosis: Reduce el número de cromosomas a la mitad para la formación de gametos, asegura la dotación cromosómica correcta tras la fecundación y aumenta la variabilidad genética.