Autoevaluación Actividad interactiva de la sección 3 Energética Evolución Fotosíntesis, luz y vida Meiosis y reproducción sexual

Capítulo 10. Cómo se dividen las células

Ejercicio 1
Ejercicio 2
Cuestionario

Sección 3. Información genética

AUTOEVALUACIÓN - Capítulo 10. Cómo se dividen las células

Cuestionario:

  1. Distinga entre los siguientes términos: ciclo celular/división celular; mitosis/citocinesis; cromátide/cromosoma; centríolo/centrómero/cinetocoro.
  2. Describa las actividades que ocurren durante cada fase del ciclo celular y el papel de cada fase en el proceso completo de la división celular.
  3. ¿Qué es un cromosoma? ¿Cómo se relaciona con la cromatina?
  4. ¿Por qué nos referimos habitualmente a las cromátides como cromátides hermanas? ¿Cuándo se forman las cromátides hermanas? ¿Cómo? ¿Cuándo comienzan a ser visibles bajo el microscopio?
  5. Describa la estructura del huso en una célula animal típica. ¿Cuál se supone que es la función de cada uno de los grupos diferentes de fibras del huso?
  6. ¿De qué manera difiere la división celular de las células vegetales de la división de las células animales?
  7. ¿Cuál es la función de la división celular en la vida de un organismo? ¿Cuál es la función de la apoptosis?
  8. ¿Qué es el factor promotor de la mitosis? ¿Qué ocurriría si una célula en G1 recibiera el factor promotor de la mitosis?
  9. ¿Cuál puede ser la causa de la proliferación descontrolada de las células cancerosas?

Respuestas:

1) Distinga entre los siguientes términos: ciclo celular/división celular; mitosis/citocinesis; cromátide/cromosoma; centríolo/centrómero/cinetocoro.

-El ciclo celular es una secuencia regular de crecimiento y división celular que incluye la fase G1, la fase S y la fase G2 pertenecientes a la interfase, la mitosis y la citocinesis; la división celular es la división del núcleo y del citoplasma (incluye la mitosis y la citocinesis).

-La mitosis es la división del núcleo que contiene una replicación exacta de los cromosomas y la formación de dos núcleos hijos idénticos; la citocinesis es la división del citoplasma de la célula que sigue a la división nuclear.

-Una cromátide es cada una de las dos copias del cromosoma replicado que están unidas por un centrómero común; en las células eucarióticas, el material genético -DNA- es lineal y está fuertemente unido a proteínas especiales llamadas histonas. Cada molécula de DNA con sus histonas constituye un cromosoma. Los cromosomas se encuentran en el núcleo. En las células procariotas, el cromosoma se encuentra en forma de una molécula grande y circular de DNA a la que están débilmente asociadas diversas proteínas no histónicas.

-Los dos pares de centríolos, idénticos en estructura al cuerpo basal, al comienzo de la mitosis son generalmente encontrados a un lado del núcleo, por fuera de la envoltura nuclear. Se mueven hacia los polos opuestos de la célula durante la profase; el centrómero es el área de constricción común a las dos cromátides hermanas y es el punto de su unión. El cinetocoro es un complejo proteico en forma de disco ensamblado en la superficie del centrómero en el cual se insertan los microtúbulos del huso.

2) Describa las actividades que ocurren durante cada fase del ciclo celular y el papel de cada fase en el proceso completo de la división celular.

Fase G1: crecimiento general y replicación de las organelas citoplasmáticas. La fase subsecuente del ciclo celular es disparada por la acción de factores que actúan en la última etapa de la G1. Fase S: fase de síntesis en la cual el material genético se duplica. Fase G2: se condensan los cromosomas replicados y comienza a ensamblar las estructuras necesarias para la mitosis y la citocinesis. En G2, existe otro punto de control en el cual la célula "evalúa" si está preparada para entrar en mitosis. Mitosis: división del núcleo celular. Citocinesis: división del citoplasma de la célula.

3) ¿Qué es un cromosoma? ¿Cómo se relaciona con la cromatina?

Un cromosoma es un cuerpo que contiene el material genético. La cromatina es el DNA y las proteínas histónicas que componen el cromosoma; generalmente está dispersa en el núcleo como cadenas filamentosas, pero durante la división celular, se condensa formando los cromosomas.

4) ¿Por qué nos referimos habitualmente a las cromátides como cromátides hermanas? ¿Cuándo se forman las cromátides hermanas? ¿Cómo? ¿Cuándo comienzan a ser visibles bajo el microscopio?

Cada cromátide es una copia idéntica de la otra. Se forman durante la fase S del ciclo celular por replicación del DNA. Se hacen visibles al microscopio durante la profase temprana.

5) Describa la estructura del huso en una célula animal típica. ¿Cuál se supone que es la función de cada uno de los grupos diferentes de fibras del huso?

El huso, en la mayoría de las células, animales consiste en 3 grupos de fibras. Cuando el huso está completamente formado es una estructura tridimensional elíptica que consiste en: 1) las fibras polares, que llegan desde cada polo del huso hasta una región central, a mitad de camino entre los polos. 2) las fibras del cinetocoro, que se insertan en los cinetocoros de los cromosomas duplicados. 3) Aquellas células que contienen centríolos presentan, en cada polo del huso, un par de centríolos recién duplicados. Esas células también contienen un tercer grupo de fibras más cortas, que se extienden hacia afuera desde los centríolos. Estas fibras adicionales se conocen colectivamente como áster. Se ha formulado la hipótesis de que las fibras del áster afirmarían los polos del huso contra la membrana celular durante los movimientos mitóticos. En las células que carecen de centríolos y ásteres, la pared celular rígida podría desempeñar una función similar.

Durante la metafase temprana, los pares de cromátides se van ubicando en el plano ecuatorial, conducidos por las fibras cinetocóricas, como si fuesen atraídos primero por un polo y luego por el otro. Finalmente, los pares de cromátides se disponen exactamente en el plano ecuatorial de la célula. Al comienzo de la anafase se separan las dos cromátides de cada par siendo cada una atraída hacia polos opuestos. Los centrómeros se mueven primero mientras que los brazos de los cromosomas parecen quedar rezagados. En la mayoría de las células, el huso en conjunto también se alarga por elongación de las fibras polares, y los polos se alejan uno de otro. Aunque hay pocas dudas de que el movimiento de los cromosomas hacia los polos, y la separación de los polos entre sí, son el resultado de las interacciones entre las fibras del cinetocoro y las fibras polares del huso, aún no se conoce con exactitud el mecanismo involucrado. A medida que cada cromosoma se mueve hacia el polo corresp ondiente, el microtúbulo cinetocórico al que está asociado se despolimeriza. En la actualidad, se proponen dos modelos para explicar el movimiento de los cromosomas hacia los polos.

6) ¿De qué manera difiere la división celular de las células vegetales de la división de las células animales?

En las células de la mayoría de las plantas, no hay centríolos. Las células de las plantas sin centríolos forman el huso pero no tienen áster. En las células vegetales, una serie de vesículas divide al citoplasma en la línea media. Estas vesículas, son producidas por los complejos de Golgi y contienen polisacáridos. Las vesículas migran hacia el plano ecuatorial, transportadas por los microtúbulos remanentes del huso mitótico; finalmente se fusionan y forman una estructura plana limitada por membrana, la placa celular. A medida que se agregan más vesículas, los bordes de la placa en crecimiento se fusionan con la membrana de la célula y se forma una capa de polisacáridos entre las dos células hijas, completándose su separación. Esta capa se impregna con pectinas y forma finalmente la laminilla media. Cada nueva célula construye, así, su propia pared celular, depositando celulosa y otros polisacáridos sobre la superficie externa de su membrana celular.

En las células animales, durante la telofase temprana la membrana comienza a constreñirse alrededor de la línea media de la célula, en el plano ecuatorial del huso. Al principio, en la superficie aparece un surco que gradualmente se profundiza y forma una hendidura. Finalmente, la conexión entre las células hijas se reduce a una hebra delgada, que pronto se parte. La constricción se produce por la contracción de un anillo compuesto principalmente por filamentos de actina y miosina, el anillo contráctil, que se encuentra unido a la cara citoplasmática de la membrana celular. El anillo contráctil actúa en la membrana de la célula materna, a la altura de su línea media, estrangulándola hasta que se separan las dos células hijas.

7) ¿Cuál es la función de la división celular en la vida de un organismo? ¿Cuál es la función de la apoptosis?

En los organismos unicelulares, por medio de la división celular aumenta el número de individuos en la población. En las plantas y animales multicelulares, la división celular es el procedimiento por el cual el organismo crece, partiendo de una sola célula, y los tejidos dañados son reemplazados y reparados.

En la formación de un individuo, la muerte celular o apoptosis es tan importante como la división celular. En el desarrollo y mantenimiento de la estructura de los organismos multicelulares, no sólo se requiere de la división celular, que aumenta el número de células somáticas, sino también de un proceso de muerte celular programada. La división y muerte celular ocurren de un modo coordinado y, de esta manera, se mantiene la forma del organismo. En los vertebrados, por apoptosis se regula el número de neuronas durante el desarrollo del sistema nervioso, se eliminan linfocitos que no realizan correctamente su función y se moldean las formas de un órgano en desarrollo, eliminando células específicas. En los embriones humanos, las células que forman las membranas interdigitales se eliminan por apoptosis en cierto momento del desarrollo. La apoptosis es un tipo de muerte activa, que requiere gasto de energía por parte de la célula y es un proceso ordenado en el que no se desarrolla un proceso inflamatorio.

8) ¿Qué es el factor promotor de la mitosis? ¿Qué ocurriría si una célula en G1 recibiera el factor promotor de la mitosis?

En cierto momento del ciclo celular, la célula "decide" si va a dividirse o no. Cuando las células normales cesan su crecimiento como resultado de la falta de alimento, de la inhibición dependiente de la densidad, o por otros factores, se detienen en un punto tardío de la fase G1. Este punto se conoce como el punto R ("restricción") del ciclo celular.

Una vez que las células sobrepasan el punto R, están obligadas a seguir a través del resto de las fases del ciclo, y luego a dividirse. La fase Gl se completa rápidamente y, en la fase S, comienza la síntesis de DNA y de histonas. Otro mecanismo de control se lleva a cabo durante el proceso mismo de duplicación del material genético, en la fase S, y asegura que la duplicación ocurra sólo una vez por ciclo. Luego, la célula entra en la fase G2 del ciclo. En G2, existe otro punto de control en el cual la célula "evalúa" si está preparada para entrar en mitosis. Este control actúa como un mecanismo de seguridad que garantiza que solamente entren en mitosis aquellas células que hayan completado la duplicación de su material genético.

El pasaje de la célula a través del punto R depende de la integración del conjunto de señales externas e internas que recibe. El sistema de control del ciclo celular está basado en dos proteínas clave, las ciclinas y las proteínas quinasas dependientes de ciclinas (Cdk), que responden a esta integración de señales.

Las proteínas Cdk actúan activando otras proteínas por fosforilación y se encuentran presentes en todas las células eucarióticas durante todo el ciclo celular. Las ciclinas son proteínas activadoras que se unen a las quinasas y regulan su actividad. El nivel de ciclinas varía a lo largo del ciclo, aumentando su concentración en determinados momentos y disminuyendo, por degradación, en otros. El ensamblado de las Cdk con las ciclinas, su activación y el desensamblado, es un proceso cíclico que dirige la sucesión de las distintas fases del ciclo celular. Existen varios tipos de ciclinas que pueden agruparse en dos clases principales: las ciclinas de G1 y las ciclinas mitóticas. Las ciclinas de cada una de estas clases actúan en la correspondiente fase del ciclo celular.

La ciclina mitótica se acumula en forma gradual durante G2 y se une a la quinasa formando el complejo Cdk-ciclina, también llamado factor promotor de la mitosis (FPM). Este complejo fosforila ciertas proteínas específicas, induciendo los cambios estructurales que conducen a la mitosis. Entre ellos, se pueden mencionar la condensación de los cromosomas -producida por fosforilación de una de las histonas (H1)-, el desensamblado de la envoltura nuclear y la organización de los microtúbulos en el huso mitótico.

Si una célula recibiera el FPM en G1, los cromosomas condensados no podrán duplicarse como ocurre en la fase siguiente S. De esta manera, se desorganizaría la envoltura nuclear y se organizarían los microtúbulos, pero no habría material genético duplicado.

9) ¿Cuál puede ser la causa de la proliferación descontrolada de las células cancerosas?

El cáncer se inicia cuando una célula escapa a los controles normales de división y muerte celular y comienza a proliferar de modo descontrolado. El cáncer es el resultado de una serie de modificaciones accidentales en el material genético que trae como consecuencia la alteración del comportamiento normal de la célula. Existen genes que contribuyen a originar un cáncer los cuales, en sus "versiones normales", están relacionados con el control del crecimiento y la sobrevida de la célula. Entre ellos, se encuentran los protooncogenes, que estimulan la proliferación celular y los genes supresores de tumores, que la inhiben.

La versión alterada de un protooncogen, un oncogen, puede ser responsable, por ejemplo, del aumento desmedido de una proteína estimuladora del crecimiento. Por otra parte, la versión alterada de un gen supresor puede resultar en la pérdida de una proteína inhibidora del crecimiento o de una proteína activadora de la muerte programada. En ambos casos, la presencia de estos genes alterados conduce a la proliferación descontrolada de las células que se encuentra en el origen de todo cáncer.

 

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