Tema 29 – El núcleo interfásico y el núcleo en división. El ciclo celular y la división celular. Mitosis y meiosis.

1. INTRODUCCIÓN

El núcleo existe en todas las células eucariotas, pero existen algunas excepciones como son los eritrocitos o ciertas células vegetales que cuando alcanzan la madurez carecen de núcleo. El núcleo interviene en gran cantidad de procesos fisiológicos, morfológicos y bioquímicos, de ahí procede su importancia. Además participa en el reparto de la información genética en los procesos de división celular, con lo cual el estudio de este orgánulo se hace imprescindible.

En una segunda parte del tema se va a tratar los mecanismos que se llevan a cabo para la división celular, viendo a fondo las etapas del ciclo celular y su regulación puesto que esto hoy en día es muy importante para el estudio del tratamiento del cáncer.

2. NÚCLEO INTERFÁSICO Y EL NÚCLEO EN DIVISIÓN

2.1. El núcleo interfásico

Aparece rodeado de una envoltura nuclear. Dentro del núcleo aparecen uno o dos cuerpos esféricos denominados nucléolos. Aparece además una sustancia denominada cromatina. Es esférico, su tamaño es proporcional a la cantidad de ADN que contiene y a la función de la célula. La mayoría de las células son mononucleadas, y la posición del núcleo es constante y característica para cada célula.

La membrana nuclear separa el núcleo del citoplasma y regula el tráfico de materiales entre citoplasma y núcleo. Formada por dos membranas concéntricas, delimitando el espacio perinuclear. Está formada por cisternas aplanadas continuación del RER, por lo que posee ribosomas y le permite expandirse o contraerse muy rápidamente y le facilita su formación en la división celular. En determinadas porciones las membranas se fusionan formando un poro nuclear.

El nucleoplasma es una masa que le da al núcleo turgescencia. Ocupa la mayor parte del núcleo donde se encuentra en porciones no condensadas la cromatina o eucromatina. La cromatina cuando se condensa se asocia a proteínas.

– Histonas, las hay de cinco tipos: H1, H2A, H2B, H3 y H4, son de bajo pm.

– No histonas: son muy numerosas, como la actina, tubulina y miosina, esenciales para la condensación de la cromatina en cromosomas y para el movimiento de éstos durante la mitosis.

Hay dos tipos de cromatina:

– Heterocromatina constitutiva: condensada en todas las células del organismo. En los cromosomas e dispone en bandas y se localizan alrededor del centrómero. Simples, no se transcriben nunca

– Heterocromatina facultativa: conjunto de genes que se inactivan de manera específica en cada estirpe en el proceso de diferenciación

– Eucromatina: es activa en la réplica del ADN y en la transcripción del ARN

El nucléolo son formaciones esféricas, son muy importantes porque es el lugar donde se sintetizará el ARNr, donde se procesa y ensambla proteínas, dando lugar a subunidades ribosómicas. Suelen encontrarse en el centro del núcleo. Las células poseen 1 o 2. Se pueden distinguir tres regiones:

– Región débilmente contrastada que contiene el DNA procedente de la zona del organizador nucleolar de los cromosomas

– Región granular que contiene las partículas de 15 nm de diámetro que representan las partículas precursoras ribosómicas más maduras

– Región fibrilar, compuesta por numerosas fibras muy finas de ribonucleoproteínas de 5 nm y que corresponden a los transcriptos de RNA.

Desaparece en la división celular. Al final de la telofase se inicia la síntesis de RNA y el nucléolo vuelve a ser visible.

2.2. El núcleo en división: los cromosomas

Son formaciones de aspecto variable que se halan inmersas en el jugo nuclear. Solo se hacen visibles cuando la célula comienza a dividirse, por adquirir un aspecto más compacto, debido a un mayor enrollamiento y a una deshidratación.

Leyes de los cromosomas:

– Individualidad: los cromosomas son formaciones que persisten como tales durante la interfase, únicamente por estar descondensados aparentemente no se muestran individualizados

– Constancia numérica: la mayoría de los vegetales y animales que pertenecen a una misma especie poseen en sus células el mismo número de cromosomas, conteniendo la mitad las células reproductoras. Generalmente la alteración de este número conlleva enfermedades hereditarias o congénitas

– Formación de parejas de cromosomas homólogos: el número de cromosomas es siempre par. Esto se debe a que en los cromosomas de cada célula existen dos series numéricamente iguales, lo que permite que se formen parejas de cromosomas homólogos. En las células humanas el número 2n es de 46 cromosomas. De ellos, 44 son autosomas y dos son sexuales.

La forma de los cromosomas es muy diversa, aunque generalmente se presentan como bastoncitos más o menos largos.

En cada cromosoma se distingue un estrangulamiento denominado constricción primaria o centrómero. A cada lado del centrómero existe una pequeña placa llamada cinetocoro que organiza los microtúbulos del huso acromático durante la división celular. El centrómero divide al cromosoma en dos partes o brazos, cuyos extremos redondeados reciben el nombre de telómeros. Según el tamaño de los brazos se distinguen tipos de cromosomas:

– Metacéntricos: si tienen los dos brazos aproximadamente iguales

– Acrocéntricos: en los cuales el centrómero separa dos brazos de diferente longitud

– Telocéntricos: en los que el centrómero es prácticamente terminal y puede no percibirse uno de los brazos.

Algunos cromosomas presentan unas estrangulaciones denominadas constricciones secundarias, que diferencias un pequeño segmento en el extremo del brazo del cromosoma, que se denomina satélite.

En algunas especies los pares cromosómicos no pueden diferenciarse claramente considerando sólo sus componentes distintivos en sentido longitudinal, en estos casos se debe recurrir a técnicas citológicas especiales para la tinción de los cromosomas, que evidencian “bandas” transversales (oscuras y claras) a lo largo de los mismos, y que corresponden a los distintos tipos de cromatina (hetero y eucromatina); en una dada especie, estas variantes de la cromatina presentan un tamaño y disposición constante.

Las técnicas de bandeo cromosómico más usadas son:

Bandeo C: es relativamente sencilla, y se basa en el uso del colorante Giemsa que tiñe regiones con heterocromatina constitutiva, que en vegetales se halla localizada principalmente en regiones teloméricas, mientras en animales, en regiones centroméricas.

Bandeos G, R, Q: son técnicas basadas en tratamientos enzimáticos que ponen de manifiesto distintos patrones de bandas de la eucromatina, a lo largo del cromosoma. El material se tiñe con colorante Giemsa (G, R) ó colorantes fluorescentes, como la quinacrina (Q). Son las bandas más estudiadas en animales y el hombre. En los vegetales son muy difíciles de obtener por el alto grado de empaquetamiento del cromosoma metafásico.

Bandeo NOR: permite identificar cromatina con secuencias medianamente repetidas de ADNr, asociada a las regiones NOR del cromosoma. El número total y localización de las regiones NOR es variable, por lo cual, como ya se expresó, además de su importancia funcional tiene valor cariotípico

Estructura de los cromosomas: la cromatina Durante la reproducción celular, la cromatina se organiza y condensa dando lugar a los cromosomas. La cromatina aparece en forma filamentosa, presentando fibras de 100 Å o, cuando se encuentra en estado de collar de perlas o cromatina de 11 nm, y fibras de 300 Å o cuando la cromatina ya algo condensada tiene forma de solenoide. La cromatina no es más que la asociación del ADN nuclear de forma compleja a proteínas denominadas histónicas.

Las histonas están extendidas generalmente en los organismos eucarióticos, de tal manera que, la relación masa de histona y ADN es alrededor de uno. Las histonas aparecen en las células vivas únicamente unidas al ADN. Se sintetiza sincrónicamente con él en el citoplasma, en la fase replicativa del ciclo celular y se desplazan rápidamente hacia el núcleo. La unión de la histona al ADN es electrostática; el ADN, que es muy ácido, atrae como polianión a las moléculas de histona, las cuales por su parte, son básicas gracias a sus numerosos restos de lisina y arginina. Existen cinco tipos de proteínas histónicas que son la H1, H2A, H2B, H3 y H4. Las cuatro histonas, desde H2A a H4, poseen las mismas formas y tamaños moleculares, y se almacenan automáticamente, sin ADN, formando estructuras cuaternarias disciformes. En estas partículas, con un diámetro de 10 nm y un grosor de 5, hay dos moléculas de cada tipo de histonas implicadas; se habla entonces de octámeros de histona. En torno al borde de estos octámeros, donde también se hallan los extremos amino de las histonas, hay siempre un segmento de secuencia de ADN de 145 pb (pares de bases).

La doble hélice describe exactamente dos vueltas por octámeros de histona y luego se desplaza al siguiente octámeros. El espacio intermedio, de 60 pares de bases de largo, se llama ADN espaciador y es el punto de ataque de enzimas endonucleasas. A estas asociaciones ADN histonas se les denomina nucleosomas y a microscopia electrónica presentan un aspecto característico del collar de perlas. Esta cromatina puede sufrir a partir de aquí nuevas condensaciones que la hacen inaccesible para las ADN y ARN polimerasas y por tanto la actividad replicativa y de transcripción se interrumpe momentáneamente. Por otro lado los puntos de unión de los octámeros de proteínas al ADN no son al azar, sino que son puntos que corresponden a genes que no se transcriben en los distintos tipos celulares.

3. EL CICLO CELULAR Y LA DIVISIÓN CELULAR

3.1. El ciclo celular

El ciclo celular está formado por cinco fases principales: G1, S, G2, mitosis y citocinesis. En las células capaces de dividirse, el ciclo celular es el periodo que va desde el principio de una división hasta el inicio de la siguiente, y se representa en diagramas circulares. El lapso que se requiere para completar un ciclo celular es el tiempo de generación T. La realización de un ciclo requiere de períodos variables, desde unas pocas horas hasta varios días, dependiendo tanto del tipo de célula como de los factores externos, tales como la temperatura o los nutrientes disponibles.

Antes de que una célula pueda comenzar la mitosis y dividirse efectivamente, debe duplicar su ADN, sintetizar mayor cantidad de proteínas de tipo histonas además de otras proteínas asociadas con el ADN de los cromosomas, producir una reserva adecuada de orgánulos para las dos células hijas, y ensamblar las estructuras necesarias para que se lleven a cabo la mitosis y la citocinesis. Estos procesos preparatorios ocurren durante las fases G1, S, G2 o fases del ciclo celular que se conocen en conjunto como interfase.

El proceso clave de replicación del ADN ocurre durante la fase S o de síntesis del ciclo celular, momento en el cual muchas de las histonas y otras proteínas asociadas al ADN son también sintetizadas. Las fases G preceden y siguen a la fase S durante estas fases, no se ha podido detectar la síntesis de ADN en el núcleo de la célula.

Las fases G, que siguen a la citocinesis y preceden a la fase S, es un periodo de actividad bioquímica intensa. La célula aumenta su tamaño y sus enzimas, ribosomas y mitocondrias, así como otras moléculas y estructuras citoplasmáticas que también aumentan en número. Algunas estructuras celulares pueden ser sintetizadas de novo, es decir, desde cero, por parte de la célula esto incluye a los microtúbulos, los filamentos de actina y los ribosomas, los que están compuestos, al menos en parte por subunidades proteínicas. Las estructuras membranosas, como los complejos de Golgi, los lisosomas, las vacuolas y las vesículas, que aparentemente derivan del retículo endoplasmático, se renuevan y aumentan de tamaño por las síntesis de moléculas de naturaleza lipídica y proteínica. En las células que contienen centriolos, estos comienzan a separarse y a replicarse. También se replica las mitocondrias y los cloroplastos, que se producen a partir de mitocondrias, cloroplastos o plastidios previamente existentes. Cada uno de estos orgánulos tiene su propio cromosoma, organizado de manera muy semejante al único cromosoma existente en la célula bacteriana, constituyendo una de las razones por las cuales muchos científicos sostienen la hipótesis de que las mitocondrias y los cloroplastos se originaron como organismos separados y luego adoptaron una nueva forma de vida dentro de las células eucarióticas, hace mas de mil millones de años. Así, en general, durante la fase G1, la célula realiza el crecimiento y aumenta la actividad de sus enzimas requeridas para la síntesis de ADN. Estas actividades hacen posible que la célula entre en la fase S. Las células que no se dividen permanecen en una etapa llamada G0, más o menos equivalente a G1.

Durante la fase G2, que sigue a la fase S y precede a la mitosis, ocurren los preparativos finales para la división celular. Los cromosomas recién duplicados, que están dispersos en el núcleo en forma de cordones filamentosos de cromatina, comienzan a enroscarse lentamente y a condensarse en una forma compacta; esta condensación parece ser necesaria para los movimientos complejos y la separación de los cromosomas que ocurrirá en la mitosis. La duplicación del par de centriolos se completa y los dos pares de centriolos maduros ubicados justo por fuera de la envoltura nuclear, están algo separados uno del otro. También durante este periodo, la célula comienza a ensamblar las estructura especiales para asignar un conjunto completo de cromosomas a cada célula, durante la mitosis, y para separar a las dos células hijas durante la citocinesis.

El ciclo celular está cuidadosamente regulado. Dicha regulación ocurre en distintos momentos e involucra la interacción de diversos factores, entre ellos, la falta de nutrimentos y los cambios en temperatura o en pH pueden hacer que las células detengan su crecimiento y su división. En los organismos multicelulares, además, el contacto con células contiguas puede tener el mismo efecto.

En cierto momento del ciclo celular, la célula “decide” si va a dividirse o no. Cuando las células normales cesan su crecimiento por diversos factores, se detienen en un punto tardío de la fase G1, -el punto R (“restricción”), primer punto de control del ciclo celular-. En algunos casos, antes de alcanzar el punto R, las células pasan de la fase G1 a un estado especial de reposo, llamado G0, en el cual pueden permanecer durante días, semanas o años. Una vez que las células sobrepasan el punto R, siguen necesariamente a través del resto de las fases del ciclo, y luego se dividen. La fase G1 se completa rápidamente y, en la fase S, comienza la síntesis de DNA y de histonas. Existe otro mecanismo de control durante el proceso mismo de duplicación del material genético, en la fase S, que asegura que la duplicación ocurra sólo una vez por ciclo. Luego, la célula entra en la fase G2 del ciclo. En G2, existe un segundo 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.

3.2. División celular

La división celular es e1 proceso por e1 cual e1 material celular se divide entre dos nuevas células hijas. Una cé1u1a individual crece asimi1ando materiales de su ambiente y sintetizando nuevas moléculas estructurales y funcionales. Cuando una célula a1canza un cierto tamaño crítico y cierto estado metabólico se divide. Las dos células hijas, cada una de las cuales ha recibido aproximadamente la mitad de 1a masa de la célula materna, comienza entonces a crecer de nuevo. Las nuevas células producidas son semejantes en estructura y función tanto a la célula materna como entre sí. Así, cada célula nueva recibe aproximadamente la mitad del citoplasma y de los orgánulos de la célula materna, pero en términos estructurales y funciónales, lo más importante es, que cada célula nueva recibe un juego duplicado y exacto de la información

La distribución de esta información hereditaria es comparativamente hablando, simple en las células procariotas. En estas células, la mayor parte del material hereditario está formado por una molécula de ADN circular asociada a una gran variedad de proteínas. Esta molécula o cromosoma de la célula se duplica antes de la división celular. De acuerdo con la evidencia actual, cada uno de los dos cromosomas hijos se une a un punto diferente sobre la cara interna de la membrana celular. Cuando la membrana se alarga, los cromosomas se separan. La célula, al alcanzar aproximadamente el doble de su tamaño originario provoca que los cromosomas se separen, la membrana celular entonces, se invagina y se forma una nueva pared, que separa a las dos nuevas células hijas y a sus juegos cromosómicos.

En las células eucariotas, el problema de dividir exactamente el material genético es mucho más complejo. Una célula eucariota típica contiene aproximadamente unas mil veces más ADN que una célula procariota, y este ADN es lineal y forma un cierto número de cromosomas diferentes. Además, como hemos visto, las células eucariotas contienen una variedad de orgánulos y éstos también deben ser repartidos.

En una serie de pasos llamados, colectivamente, mitosis, un conjunto completo de cromosomas es asignado a cada uno de los dos núcleos hijos. La mitosis, habitualmente es seguida de un proceso de citocinesis, proceso que divide a la célula en dos células nuevas, cada una de las cuales contiene no solamente un núcleo con un juego completo de cromosomas, sino también, aproximadamente, la mitad del citoplasma y de los orgánulos de la célula materna

Aunque la mitosis y la citocinesis son los acontecimientos culminantes de la división celular en los organismos eucariotas, representan solamente dos etapas del ciclo celular.

4. MITOSIS Y MEIOSIS

4.1. Mitosis

El significado hereditario de la mitosis consiste en la conservación del patrimonio hereditario, permitiendo una renovación del material genético. El ciclo mitótico consta de dos grandes fases, que son la división del núcleo o cariocinesis y la división del citoplasma o citocinesis. A su vez, la cariocinesis está dividida en cuatro fases, profase, metafase, anafase y telofase. Pero previamente a la mitosis es imprescindible que la célula pase por un periodo de interfase o preparación para realizar la división celular.

– Profase: en este periodo tiende a aumentar la refringencia y la viscosidad de la célula. En la profase temprana los centriolos comienzan a moverse hacia los polos opuestos de la célula. La cromatina aparece visible a modo de largas hebras y el nucléolo se dispersa y se hace menos evidente. En la profase media se completa la condensación de los cromosomas. Cada uno de ellos se compone de dos cromátidas unidas por el centrómero. Cada cromátida contiene una de las dos moléculas de ADN que ha aparecido en la replicación. Los centriolos continúan su movimiento hacia los polos de la célula y se observa que el huso microtubular comienza a irradiar desde las zonas adyacentes a los centriolos. En la profase tardía la envoltura nuclear comienza a dispersarse y a desaparecer. El nucléolo ya no es visible. Los centriolos alcanzan los polos de la célula. Algunas fibras del huso se extiende desde el polo hasta el centro, o ecuador de la célula. Otras fibras del huso van de los polos a las cromátidas y se unen a los cinetocoros de los cromosomas. En esta fase el nucleofilamento se empaqueta unas 1000 veces, alcanzando su máximo plegamiento al final de esta fase. Entonces las cromátidas aparecen unidas al centrómero.

– Metafase: los cromosomas se van moviendo hacia el ecuador de la célula y se alinean de mofo que los centrómeros se hallan en el plano ecuatorial. Parece que las fibras que se unen al cinetocoro de los cromosomas son las responsable de que los cromosomas se alineen en el ecuador celular y de que se orienten de manera que sus ejes longitudinales formen un ángulo recto con el eje del huso.

– Anafase: también puede dividirse en temprana y tardía. Anafase temprana comienza a separarse los dos juegos de cromátidas de cada cromosoma. Cada una de ellas tiene un centrómero que unido por una fibra del huso a un polo. Cada cromosoma comienza a desplazarse hacia el polo al que está unido. Simultáneamente la célula se alarga conforme lo va haciendo el huso que va de polo a polo de la misma. Anafase tardía: cada juego de cromosomas está ya cerca de su polo. Comienza la división del citoplasma y aparece un surco de segmentación.

– Telofase: aparecen poco a poco las envolturas nucleares alrededor de los núcleos hijos. Los cromosomas empiezan a ser menos visible, al contrario que al nucléolo, que es cada vez más patente. Durante la mitosis el centriolo hijo de cada uno de los polos continúa creciendo hasta alcanzar su tamaño normal. En esta fase la duplicación de cada centriolo original se acaba y cada uno de los dos centriolos de cada polo comienza a generar un nuevo centriolo hijo en ángulo con él. El huso desaparece al despolimerizarse los microtúbulos y las otras fibras implicadas. La citocinesis está prácticamente acabada.

Citocinesis: una vez que se ha realizado el reparto cromosómico entre las células hijas originadas, viene el reparto del citoplasma, que puede ser equitativo o no. Este proceso de división celular genuina se conoce con el nombre de citocinesis.

Existen diversos tipos de citocinesis. Ésta comprende no solamente a las células que han dividido su núcleo por cariocinesis o mitosis sino a aquellas que han realizado su división nuclear amitóticamente. Aunque las observaciones al respecto pudieran ser dudosas, lo que sí es cierto es que existen células y organismo eucariontes que dividen su núcleo o patrimonio genético de manera que escapa a la norma clásica de la mitosis. Posiblemente la división indirecta o amitosis constituya una variante difícilmente observable de mitosis. En esencia, ésta constituirá un reparto equitativo de la masa nuclear. Una vez realizada la división nuclear, sucede la individualización de las células hijas, que puede darse de diversas maneras:

– Bipartición o escisión: constituye la forma más generalizada. La célula dividida origina dos células hijas prácticamente iguales. Este fenómeno puede realizarse por tres procedimientos:

o División por tabicamiento: es el procedimiento que se encuentra principalmente en las plantas cromofitas y algunas talofitas. Consiste en la aparición o diferenciación de un tabique en el plano ecuatorial del huso. Durante la anafase y telofase, el huso ensancha considerablemente, transformándose en un cuerpo de forma biconvexa, denominado fragmoplasto. En su zona ecuatorial, las fibrillas diferencian unos abultamientos o vesículas que se sueldan originando un tabique o placa celular, que creciendo centrífugamente. Acaba por separa ambas células hijas. En la parte media de las dos caras de la placa, se diferencia la membrana celular de las células formadas. La placa celular se origina a partir de las vesículas del aparato de Golgi, reorganizándose poco a poco todos los elementos membranosos para delimitar las superficies de las células hijas

o División por fisuramiento: se encuentra principalmente en los metazoos, aunque se ha visto también en vegetales. Consiste en la formación de un anillo ecuatorial que se ancla en la membrana plasmática y avanza centrípetamente en el seno del citoplasma, constriñendo el huso hasta su rotura por el ecuador celular

o División por estrangulamiento: realmente es un caso particular del anterior, consistente en la formación de un anillo que acaba estrangulando completamente al citoplasma celular, al mismo tiempo que se separan las células hijas por movimientos ameboideos, mientras que en el caso anterior el anillo va provocando pequeñas fisuras que acaban fusionándose. El tipo de división por estrangulamiento es muy común entre seres unicelulares.

4.2. Meiosis

El significado biológico de la meiosis es la perpetuación de las especies de seres pluricelulares, ya que mantiene el número de cromosomas constante de una generación a la siguiente, reduciendo el material genético de los gametos a la mitad. Además permite una renovación e intercambio del material genético, que es una de las fuentes de variabilidad genética de una población sobre la que puede actuar la selección natural o selección artificial.

La meiosis consta de dos divisiones esencialmente diferentes. La primera división meiótica es reduccional y la segunda es ecuacional. Igual que en la mitosis, previamente existe un periodo de interfase.

– Profase I: constituye un largo y complejo proceso citológico durante el que se produce el sobrecruzamiento y se preparan los cromosomas especialmente para reducir su número a la mitad tras la segregación anafásica. Se divide en varias fases, que son las siguientes:

o Leptotena: los cromosomas aparecen muy filamentosos y enmarañados en el núcleo. A lo largo de esos filamentos se observan unos gránulos más densos que se corresponden a zonas de mayor condensación de la cromatina y se denominan cromómeros

o Cigotena: se define convencionalmente como la fase en la cual los cromosomas homólogos se aparean cromómero a cromómero en toda su longitud. La espiralización comienza a ser más intensa, aunque todavía no se visualizan las parejas de cromosomas homólogos individualizadas.

o Paquitena: la espiralización progresiva de los cromosomas hace que a partir de un momento determinado las parejas de cromosomas homólogos queden individualizadas unas de otras. A cada una de esas parejas de cromosomas homólogos se les denomina bivalente. En esta fase los cromómeros visibles tienen una constancia en número, tamaño y posición que permite identificar las parejas de cromosomas homólogos. Es generalmente admitido que el sobrecruzamiento tiene lugar en paquitena, pero no se observa hasta la siguiente fase. Al final del paquitena en algunas meiosis aparece el estado difuso, que consiste en una separación de las parejas de cromosomas homólogos, tendiendo a quedarse unidos únicamente por los centrómeros y los telómeros, después los cromosomas pierden su avidez cromática, a la vez que se extiende por todo el núcleo constituyendo una malla de fibras cromosómicas débilmente teñidas. En otros casos ese estado difuso se visualiza al final del diplotena. Así, en el caso de la especie humana los óvulos permanecen en este estado hasta que, llegada la madurez sexual, cada mes madura un óvulo previa reanudación de la meiosis, a partir de la diacinesis.

o Diploteno; continúa el acortamiento de los cromosomas. Las parejas de cromosomas homólogos comienzan a separarse por los centrómeros de forma que se hacen visibles las estructuras cuádruples. Se pueden a preciar en las parejas de cromosomas homólogos, entre cromatidios homólogos, unos puntos de cruce en forma de X que se denominan quiasmas. El quiasma es la expresión citológica del sobrecruzamiento. Hay dos posibles interpretaciones de los quiasmas. La primera es la hipótesis de Sax, que acepta que el quiasma aparece antes de que se haya producido el sobrecruzamiento, ya que supone que un cromatidio aparea a un lado del quiasma con su cromatidio hermano y al otro lado del quiasma con el cromatidio homólogo. La segunda es la hipótesis de los quiasmatipos, que supone que el quiasma es consecuencia del sobrecruzamiento. De estas dos hipótesis, la correcta es la segunda, que se demostró por la prueba de las parejas de cromosomas homólogos heteromorfos y de las parejas de cromosomas homólogos encadenados. El sobrecruzamiento se realiza al azar en cualquier punto del cromatidio, sin embargo, existe el fenómeno de la interferencia cromosómica por la cual la ocurrencia previa de un sobrecruzamiento disminuye o aumenta la probabilidad de que se dé otro en un lugar próximo al cromatidio. También se supone que normalmente los cuatro cromatidios de la pareja de cromosomas homólogos pueden participar, dos a dos, en fenómenos de sobrecruzamiento entre homólogos con igual probabilidad, sin embargo, puede hacer una influencia de unos cromatidios sobre otros que modifique dicha probabilidad, es la interferencia cromatídica.

o Diacinesis: los cromosomas continúan espiralizándose y acortándose de manera que las parejas de cromosomas homólogos van perdiendo su forma alargada para ir adquiriendo una morfología más redondeada. Los bordes se van haciendo más nítidos, los quiasma se van terminalizando y los centrómeros inician la coorientación, tienden a situarse a ambos lados de la placa ecuatorial. Al final de la diacinesis comienza la desaparición del nucléolo y la membrana nuclear.

– Metafase I: desaparece totalmente el nucléolo y la membrana nuclear. Las parejas de cromosomas homólogos alcanzan su máximo grado de contracción. Los centrómeros quedan perfectamente coorientados a ambos lados de la placa ecuatorial y se insertan en las fibras del huso acromático. La diferencia esencial entre la metafase de la primera división meiótica y una metafase mitótica es que en ésta los 2n cromosomas se disponen en la placa ecuatorial y son las dos mitades del centrómero las que coorientan y se insertan en las fibras del huso para separar los cromatidios en la segregación anafásica posterior. En cambio, en la metafase I las n parejas de cromosomas homólogos son las que coorientan y los centrómeros de cada cromosoma no se dividen, sino que se insertan completos en las fibras del huso

– Anafase I: se produce la emigración de n cromosomas a cada polo, es decir, tiene lugar la reducción del número cromosómico. La diferencia fundamental entre esta anafase y la mitótica es que en ésta se separa n cromosomas homólogos en cada polo y en la mitótica cromatidios

– Telofase I: termina la migración de los cromosomas agrupándose en los respectivos polos celulares. Los cromosomas se desespiralizan y reaparecen el nucléolo y la membrana nuclear. Se produce la citocinesis, dando lugar a dos células hijas que constituyen una diada. En organismos vegetales las células que constituyen la diada permanecen unidas, mientras que en los animales no

– Interfase: puede ser variable su duración, incluso puede faltar por completo, de manera que tras la telofase I se inicia sin interrupción la segunda división meiótica. Aun habiendo período de interfase no se produce nunca síntesis de DNA, por lo que no hay periodo S.

– Profase II: la característica de esta fase es la aparición de los n cromosomas con sus cromatidios divergentes formando un aspa

– Metafase II: se disponen los n cromosomas, generalmente muy contraídos, en la placa ecuatorial

– Anafase II: se separan n cromatidios a cada polo. La célula madre tenía 2n cromosomas, por lo tanto 4n cromatidios, por lo que después de la anafase II cada célula tendrá n cromatidios.

– Telofase II: se termina la migración de las cromátidas hacia los polos celulares. Inician la desespiralización, aparecen el nucléolo y la membrana nuclear. Tiene lugar la citocinesis. Como cada célula componente de la diada ha originado a su vez dos células hijas, se producen cuatro células, que constituyen la tétrada. En los vegetales las cuatro células de la tétrada permanecen unidas, mientras que en los animales se separa. Si bien la segunda división meiótica es una mitosis, hay características peculiares que la diferencian de una mitosis somática del mismo individuo, como son el número de cromosomas, la interfase anterior, la profase y la constitución genética de los

4.3. Diferencias entre la mitosis y la meiosis.