Bienvenidos. En el día de hoy vamos a hablar del proceso de mitosis. Mi nombre es Silvana Pereira y soy docente del Departamento de Genética de la Facultad de Medicina. El material que vamos a compartir hoy lo preparamos en conjunto con el docente Martín Rivara. Antes de empezar a hablar de la división celular, vamos a recordar dónde está la información genética dentro de la célula.
El ADN se encuentra dentro del núcleo celular. y se puede organizar en forma de cromosomas que están conformados por ADN. La base de la herencia consiste en transmitir la información genética de generación en generación de forma extremadamente precisa. Entonces lo que se busca en este proceso es que no se pierdan y se altere esa información genética.
Vamos a ver que la organización del ADN en cromosomas ayuda enormemente a organizar esta división celular y hacerla de manera que no se pierda información genética. Entonces, ¿qué es la mitosis? Hay dos tipos de divisiones celulares. Por un lado, la meiosis.
Por la meiosis, cada organismo genera gametos, que son de tipo óvulo o espermatozoide, y la fecundación de estos dos tipos de gametos va a generar luego el cigoto, que este cigoto va a empezar a dividirse por mitosis subsecuentes para finalmente formar el organismo. Entonces, la mitosis va a ser este tipo de división celular. en el cual la célula, que vamos a llamar célula parental, se divide para formar dos células nuevas, que llamamos células hijas.
Y la particularidad de la mitosis es que en la mitosis las células hijas son genéticamente iguales entre sí y además son iguales a las células progenitoras que las originan. Entonces hoy vamos a ver cómo la información genética se pasa de forma intacta de una célula parental a dos células hijas. mediante el proceso de mitosis, y la clase que viene van a ver cómo la información genética atraviesa las generaciones mediante el proceso de meiosis, que es el encargado de generar los gametos.
Entonces, pensando en las mitosis, ¿qué tienen en común las células epicaliales, la levadura, las células vegetales? Entre otras cosas, todas estas células llevan a cabo mitosis. Todas las células sufren mitosis, entonces.
y la gran mayoría de las divisiones celulares que ocurren en nuestro cuerpo implican mitosis. Durante el desarrollo y el crecimiento de la mitosis es la responsable de completar la formación de un organismo con células y después durante la vida del organismo va a ser la encargada de sustituir células viejas con células nuevas por el proceso de regeneración celular. Para los organismos eucariotas que son unicelulares como la levadura, las divisiones mitóticas son una forma de reproducción.
que va a agregar nuevos individuos a la población de estas levaduras. Entonces en todos los casos el objetivo de la mitosis es asegurarse que cada célula hija tenga un juego completo de cromosomas, que no se pierda información en ese proceso de división. Si resultan células con cromosomas de más o con cromosomas de menos, entonces estas células no van a tener las mismas funcionalidades y podrán entonces no sobrevivir o incluso presentar patologías como por ejemplo cáncer. Entonces en la mitosis la división del ADN no se hace al azar, sino que se hace por un proceso muy controlado. Esa división en las células hijas se hace repartiendo los cromosomas duplicados, que vamos a ver que este ADN se duplica previamente de la mitosis, y esos cromosomas duplicados se van a repartir de una manera precisa, para que las dos células hijas resultantes de este proceso tengan un complemento cromosómico idéntico.
Entonces lo que están viendo a la derecha de la pantalla es un video de un cigoto de rana que sufre una serie de divisiones celulares rápidas para formar una blástula. Estas divisiones van a seguir ocurriendo hasta formar el organismo completo. Un ejemplo de proceso de mitosis. Entonces, ¿qué tiene que hacer una célula para dividirse, para entrar en mitosis?
Las células no se están dividiendo todo el tiempo, sino que para poder duplicarse tienen que recibir una señal mitogénica, una señal que... desencadene la mitosis, una señal que le indique que debe dividirse. Entonces si una célula recibe una señal de que debe entrar en división celular, ¿qué tiene que hacer para poder dividirse en dos células funcionales?
Imagínense que una señal son esos puntos rojos, esta célula recibió las instrucciones o la señal de que tiene que dividirse, bueno, entonces ¿qué tiene que hacer? Tiene que crecer en tamaño, tiene que duplicar sus organelos, todos sus organelos, y también duplicar todo su ADN. Y finalmente va a tener que dividirse en partes iguales, para que dé lugar a dos células hijas que van a ser...
Como decíamos, idénticas entre sí y también idénticas a la célula parental. Entonces cuando una célula recibe esta señal de división empieza a transitar por lo que conocemos como el ciclo celular. Rápidamente el ciclo celular está formado por dos grandes etapas, la interfase y la mitosis.
La interfase a su vez está dividida en fase G1, G1, S y G2. La interfase es una etapa de preparación de la célula para poder entrar en esta división celular. La G1 es una fase de crecimiento celular, después entra en la fase S, que es la fase en donde el material genético completo se duplica, es una fase S de síntesis de ADN, y este es un elemento necesario para que en la división celular que va a ocurrir luego, las células hijas reciban una copia. de todo el material genético de la célula. O sea que en la fase S se duplica toda la información genética de la célula.
Una vez duplicado todo este ADN, se progresa a la fase G2, que es una fase también de crecimiento, donde hay síntesis proteica y duplicación de organelos. Y luego se ingresa a la mitosis o fase M, que esta es la división celular propiamente dicha. Esta mitosis a su vez se puede subdividir según etapas, porque vamos a ver que la mitosis tiene un montón de hitos. que se van a ir completando a medida que progresa, entonces eso nos permite diferenciar etapas. Y las podemos diferenciar en profase, metafase, anafase, telofase, citocinesis, finalmente que es en la que se divide el citoplasma y los organelos.
Entonces, ¿cómo vemos el núcleo durante el ciclo celular? En interfase se puede ver la cromatina. La cromatina es un complejo que se forma entre el ADN y las proteínas. que lo acompañan, y toda la cromatina se debe condensar previamente la división celular para formar los cromosomas, que es el nivel máximo de compactación del ADN. Entonces, en interfase vemos el ADN descompactado, noten que acá tenemos la membrana nuclear y el ADN está confinado dentro del núcleo de la célula, y después en fase M, en la mitosis, este ADN, la cromatina, tuvo que haberse compactado.
Entonces, ¿por qué se condensa ese ADN? Esta condensación máxima es necesaria para asegurar que las células hijas van a recibir su constitución genética completa, sin perder información, ya que una vez que se compactan, cada juego de cromosomas se puede repartir ordenadamente hacia el polo de la célula en división. Imagínense que este ADN va a compactarse en los cromosomas que van a ser como paquetes, cada cual va a tener que ir a un polo opuesto de la célula. Entonces, los cromosomas se condensan. Para que una vez que están compactados en cromosomas, los podemos separar fácilmente después.
Las cromátidas hermanas van a poderse separar hacia polos opuestos de la célula en división, y así cada célula hija va a recibir una cromátida de cada cromosoma. Y noten que acá, en la fase M, la envoltura nuclear ya no existe, sino que los cromosomas están simplemente dentro de las células, pero ya no confinados al núcleo. la membrana nuclear durante la fase M, vamos a ver que se digrega.
Entonces en esta imagen vemos un ejemplo en donde vemos, por ejemplo, células en interfase, por ejemplo esta, esta es una microscopía, está sacada con microscopio óptico, son varias células, y vemos que algunas están en interfase como estas, vemos que está el núcleo, vemos que está teñido, y se ve la cromatina descompactada. Mientras que hay otras células, por ejemplo esta, en la cual vemos los cromosomas ya condensados, que son bien diferenciados, o sea que esta es una célula que está sufriendo mitosis. Entonces, ¿qué es la mitosis?
La mitosis es la etapa del ciclo celular en la cual se produce la división de las cromatidas hermanas. Estas cromatidas hermanas son el resultado de la duplicación del ADN de la fase S anterior, la fase S de síntesis de ADN. Y por esta división se van a generar dos células hijas que van a tener un complemento cromosómico idéntico a la célula aparental.
Entonces en la mitosis podemos identificar varios pasos diferentes, por lo cual podemos separarla, como ya habíamos dicho, en etapas. Y estas etapas van a ocurrir de forma secuencial. Tenemos la profase, metafase, anafase, telofase y finalmente la citocinesis.
Vamos entonces a mencionar qué ocurre en cada etapa, pero recuerden que cada una de estas etapas no ocurren de manera... compartimentalizada, esto es un proceso entonces es un proceso que se da de manera continua y por lo tanto a veces es difícil marcar el final de una etapa y el comienzo de la otra. Por ejemplo, acá ustedes tienen una etapa que es la prometafase. La prometafase es una profase tardía en realidad. Se le llama prometafase porque está entre profase y metafase.
Durante el ciclo celular, la cantidad de ADN de la célula va a cambiar, ya que la célula duplica su material genético y lo divide. Entonces, para poder referirnos a estos cambios y entender... ¿Cómo ocurre este proceso?
Se utilizan dos valores, que son el valor N y el valor C. El valor N es el número de haploides de cromosomas, y por lo tanto indica el número de cromosomas que va a tener la célula haploide, o sea, el número de cromosomas que va a tener un gameto. Este número es característico de cada especie y organismo, y es distinto, puede ser distinto en cada especie u organismo.
En el caso de los humanos, el valor N, el valor haploide, es de 23, y representa la cantidad de cromosomas que tienen nuestros gametos. Los óvulos y los espermatozoides tienen 23 cromosomas. Y ese es el valor oploide de la especie humana, el valor N. Las células diploides tienen 2N número de cromosomas. Y estos cromosomas de las células diploides están organizados en pares de cromosomas homólogos.
Los cromosomas homólogos están formados por un integrante del par que está aportado por un parental y otro integrante del par aportado por el otro parental. En humanos las células diploides tienen un... Un valor 2N igual a 46, o sea que tenemos 46 cromosomas que se organizan en 23 pares de cromosomas homólogos. Por otro lado, el valor C indica la cantidad de ADN que tiene una célula de haploide.
Esta cantidad se mide en masa, se mide entonces en picogramos de ADN. Y este valor también va a variar entre especies, también es característico de las diferentes especies. Entonces en la figura de la izquierda vemos dos gametos de una especie con un N igual 2. Y en este ejemplo tienen una masa de ADN de un picograma.
Entonces estos dos gametos, materno y paterno, se van a unir por el proceso de fertilización y van a formar un cigoto que va a tener un núcleo que es diploide, porque ahora tiene cuatro cromosomas organizados en dos pares. de cromosomas homólogos, o sea que ahora tiene un 12N igual 4, cada par de cromosomas homólogos está formado por un cromosoma materno y un cromosoma paterno, y como ven, cada uno de estos cromosomas está formado por una única cromática, aún no se duplicó el ADN en este caso. Se acaba de ocurrir el proceso de fertilización y tenemos...
un 2N igual 4, y la cantidad de ADN se duplicó porque se sumaron los dos complementos cromosómicos de los gametos, o sea que ahora tenemos una célula que es 2N igual 4 y una célula que es 12, y que en este caso de esta célula este 12 va a ser 2 picogramos, pero esto variará dependiendo de la especie que estemos hablando. En la figura de la derecha se muestra el ciclo celular, de una célula somática y por lo tanto una célula diploide. En la imagen mostramos lo que sucede solamente con uno de los cromosomas durante el ciclo celular, pero recuerden que además de este cromosoma va a estar su cromosoma homólogo y además el resto de los pares cromosómicos de la especie. Como ven, antes de entrar en la fase S de duplicación del ADN, tenemos una célula que es diploide 2N y tiene un...
Valor C de 12. Como todos, una célula somática común, digamos. Pero luego de pasar por la fase S, esta célula ahora sigue siendo diploide, pero ahora tiene el doble material genético. Cada cromosoma que estaba con una sola cromatida, cada cromosoma ahora tiene dos cromatidas idénticas.
Estas dos cromatidas idénticas se llaman cromatidas hermanas. Entonces, esta célula diploide, luego de salir de la fase S, ahora tiene 2N y 4C. Tiene 4C porque cada uno de los cromosomas va a estar formado por dos cromatidas cada una.
Y luego cuando entre en la fase M, estas cromatidas hermanas van a dividirse y entonces se van a restablecer los valores originales porque cada una de las células hijas va a tener 2N y 2C. ¿Sí? Ese material genético 4C que tenía acá se va a dividir entre cada una de las células hijas, van a tener dos células hijas que van a ser diploides cada una de ellas, y cada una va a tener un valor C igual a 2C.
Entonces, como dijimos, la mitosis se puede dividir en varias etapas. Vamos a ver cada una por separada. La primera etapa que podemos observar es la profase, en la cual se comienza a condensar el ADN y se empieza a formar el uso mitótico. El nucleólogo en esta etapa desaparece y además se empieza a formar el uso mitótico. El uso mitótico está formado por lo que conocemos como los entrosomas.
Los entrosomas... Están formados por dos centríolos cada uno y tienen la función de organizar los microtúbulos. Son los centros organizadores de microtúbulos. Durante la profase se empiezan a disponer a lados opuestos de la célula, se empiezan a separar.
Estos centrosomas son dos porque fueron duplicados durante la interfase. Y en la profase temprana se empiezan a separar para ubicarse en polos opuestos de la célula. Y desde allí empiezan a organizar los microtúbulos. En la profase tardía en esta etapa.
La envoltura nuclear se descompone y eso hace que los cromosomas se liberen. Y eso hace también que los microtúbulos del centro organizador de microtúbulos se puedan ahora entrar en contacto con los cromosomas. Entonces a cada cromosoma se le van a anclar microtúbulos que van a terminar de formar este uso mitótico.
¿Cómo se unen? Se unen a los cinetocoros de cada cromosoma. Y luego van a tirar de cada cromatia hacia un polo opuesto. A lo largo de este proceso, o sea, a lo largo de la profase, la condensación de los cromosomas sigue aumentando y en la profase tardía ya se ven que los cromosomas empiezan a estar más compactados, ya se empiezan a definir y el uso mitótico se sigue alargando, sigue formando y sigue creciendo. Luego de la profase viene la metafase.
Esta etapa se caracteriza porque los cromosomas están en su máximo nivel de compactación. Los cromosomas, cuando ya están totalmente compactados, que es en esta etapa, se ubican alineados en la placa ecuatorial de la célula, en el ecuador de la célula, le llamamos, o también se le llama la placa metafásica. Cada cromática del cromosoma va a estar unida a un microtúbulo de polos opuestos del uso.
Entonces, en general, por ser este el momento del ciclo celular donde los cromosomas están más compactados, la metafase es el momento elegido para realizar, por ejemplo, los estudios citogenéticos. Es acá donde podemos estudiar, por ejemplo, el cariótipo. Entonces este es un punto clave de la mitosis, ya que hasta que todos los cromosomas no estén alineados en la placa de cada cromátida unidas al uso, el proceso no va a seguir adelante. O sea que acá tenemos un punto de control y esto se regula de manera de que hasta que no estén todos los cromosomas alineados en la placa y unidos al uso, no se prosigue con la mitosis.
Y las cromátidas hermanas, entonces de esa manera aseguramos que las cromátidas hermanas se dividan uniformemente entre las células hijas. cuando se vayan a dividir en el paso siguiente. Una vez que todos los cromosomas están alineados y unidos correctamente al uso, se separan las cromatidas hermanas y migra cada una de las cromatidas hermanas a un polo diferente. Esta etapa es la anafase.
Se caracteriza entonces por la migración de cada una de las cromatidas hermanas hacia polos distintos mediante el acortamiento de los microtúbulos del uso. Los microtúbulos se acortan y tironean de las cromatidas hermanas, separándolas hacia polos opuestos. de la célula.
Luego comienza la telofase, donde se comienzan a restablecer algunas estructuras celulares, como por ejemplo se empieza a formar la membrana nuclear alrededor de los cromosomas de cada célula hija, vuelven a aparecer los nucleolos, que están representados de esta forma, y se empieza a visualizar un surco mediante el cual se va a dividir el citoplasma. En esta etapa comienza también la descondensación de la cromatina. Una vez que ya se separaran los cromosomas, inmediatamente la cromotina se empieza a descompactar.
Y ya se puede ver que hay actividad transcripcional en esta etapa. Y por último, una vez que el núcleo ya está dividido, se divide el citoplasma, dando lugar a dos células hijas que son completamente funcionales e idénticas entre sí y a su progenitora, como habíamos dicho. Y este paso es el que conocemos como citocinesis.
Esta división del citoplasma ocurre mediante la formación de un anillo contractil de actina, que es el que está representado acá. que se empieza a cerrar como si fuera una abrazadera alrededor de la célula. Entonces finalmente se empieza a cerrar hasta que finalmente las termina de separar. Cuando la citocinesis termina, el resultado del proceso de mitosis es dos células nuevas, cada una con un juego completo de cromosomas idénticos a los de la célula parental. En este video se puede visualizar cómo se ve un uso mitótico, en este caso...
estamos viendo una metafase, en verde ven los microtúbulos, se pueden ver acá todos los microtúbulos, en verde, en azul se ven los cromosomas que están en la placa metafásica, y en rojo se ven los entrómenos, que son los que mantienen unidas las cromatidas hormonas. Esta imagen se obtuvo mediante un microscopio con focal, y acá tenemos con microscopía óptica también un uso mitótico donde todo esto se está representando en los microtúbulos y aquí los cromosomas. Ahora recuerden que si nosotros estamos estudiando el proceso en etapas, la mitosis, como ven en este video, es un proceso continuo.
Tenemos que todas estas etapas que estuvimos discutiendo ocurren. de forma continua, sin pausas, lo que sí podemos hacer es reconocer hitos o eventos clave que ocurren en cada etapa, y así las podemos diferenciar, como lo que mencionamos recién. Acá está también una célula, que vamos a pasarlo de vuelta.
Tenemos una célula con su núcleo, los cromosomas se están compactando, se desensambla la envoltura nuclear, se empieza a formar el uso mitótico y vieron que, habiéndose formado los microtúbulos, tironearon cada uno de ellos hacia polos opuestos de la célula para dividirse. Entonces, ¿cómo se separan las cromátidas hermanas? Hablamos de que es importante que la división del ADN se haga de forma ordenada, para que cada célula hija reciba una copia exacta del complemento cromosómico que le corresponde a la especie.
Entonces para organizar esa división, cuando los cromosomas se sitúan en el ecuador de la célula durante la metafase, estos cromosomas se van a anclar a los microtúbulos del uso mitótico mediante una estructura proteica que se forma a cada lado del centrómero. Entonces si acá tenemos un cromosoma, vemos que en esta región, que es donde está el centrómero, a cada lado hay una estructura proteica. que es a la cual se unen los microtúbulos del uso mitótico.
Esta estructura se llama cinetocoro, y va a haber uno en una cromátida y el otro en la cromátida hermana. Entonces el centrómero une ambas cromátidas, desde la fase S en donde se generaron ambas cromátidas hermanas. Y en la fase mitótica, los microtúbulos que están unidos al cinetocoro de cada cromátida hermana, se van a cortar mientras permanecen unidos a los cinetocoros, y eso va a ser presión para que se separen.
estas cromátidas hermanas hacia polos opuestos de la célula. Entonces los errores de este proceso de separación o disyunción, como también se le dice, pueden ser muy graves porque van a generar desigualdades en la información genética y pueden provocar células resultantes que tengan cromátidas de más o de menos y eso puede generar patologías graves. Acá vemos un...
Un preparado de raíz de cebolla donde podemos ver un núcleo interfásico, al comienzo, vamos a ver luego una profase temprana, donde se empieza a ver la condensación de los cromosomas, luego se ve una profase tardía con mayor condensación de la cromatina, se ve que está un poco más aglomerada, después vemos una metafase temprana con los cromosomas empezando a ubicarse en el plano ecuatorial, con los cromosomas ya bien condensados, y al lado hay una metafase ya con los cromosomas ubicados en el plano ecuatorial. ya bien ubicados todos, y luego vemos una anafase temprana en el cual se empiezan a cortar los microtubules del buzón mitótico y se ve que se empiezan a separar las cromatidas hermanas hacia cada uno de los polos. Esta es una anafase ya más avanzada, en donde ya están más separadas las cromatidas hermanas, y luego ya vemos cómo se empiezan a formar los núcleos de las células hijas en la telofase.
Entonces a lo largo de la mitosis la célula que está siendo... proceso, no cambia el complemento cromosómico. Vamos a ver que en una mitosis partimos de una célula 2N y acá en este gráfico vemos abajo en el eje de las X ven todas las etapas del ciclo celular, las etapas de interfase G1, S, G2, las etapas de mitosis y ven que a lo largo del ciclo celular, el complemento cromosómico no cambia.
O sea que partimos de una célula diploid 2N y tenemos como resultado dos células hijas también diploides. O sea que durante todo el ciclo celular tenemos una célula 2N. Esto es lo mismo que decir que el número de cromosomas no varía durante el ciclo celular. En este ejemplo, por ejemplo, si pusimos abajo una célula que tiene cuatro cromosomas y vemos que a lo largo de todo el ciclo celular sigue teniendo cuatro cromosomas.
La diferencia está en que en algunas etapas cada cromosoma tiene una sola cromátida Gracias. Mientras que en otras etapas, luego de la fase S, cada cromosoma tiene dos cromátidas por cromosoma. Pero el valor de haploidía es el mismo. Es una célula diploide a lo largo de todo el ciclo celular.
O sea que la mitosis no altera. el complemento cromosómico. Por otro lado, el valor C sí varía durante el ciclo celular dentro de la mitosis.
En la gráfica se ve que la línea azul representa la cantidad de ADN, como vemos en la fase G1, una célula somática diploide, tiene un valor 2C. Durante la fase L se aumenta la cantidad de ADN porque se duplica todo este ADN hasta llegar a un valor 4C. Acá en 4C todo el genoma ya está duplicado. Y después durante G2...
Se mantiene en 4C y cuando empieza la mitosis, al final de la mitosis, y en particular durante la anafase, se divide este material genético. O sea que al final de la mitosis ya vamos a tener dos núcleos, cada uno 2N pero ahora 2C. O sea que se dividió en la mitosis, se divide la cantidad de ADN y pasa a ser de 4C antes de la mitosis a 2C luego de la mitosis. Entonces, ¿cómo se regula el proceso de mitosis?
Los procesos del ciclo celular están regulados finamente, y debe ser así. Hay puntos de control donde se chequea que esté todo en orden antes de seguir adelante con el ciclo. Ya hablamos de que hay cosas que, si se hacen mal, van a tener consecuencias. Entonces, estas son algunas de las cosas que se controlan. Ejemplos de cosas que se chequean, por ejemplo, que no haya daño de ADN antes de duplicarlo.
También que todo el ADN se haya duplicado completamente antes de entrar a la mitosis, si esa duplicación no se da de forma completa, el ciclo celular se detiene. Y también que se hayan unido todos los cromosomas a los microtúbulos del uso mitótico. Entonces hay puntos de control, y si alguno de estos puntos de control no se cumple bien, entonces se detiene el ciclo celular. Hay proteínas que se encargan justamente de fiscalizar que se cumplan estos pasos, y que...
y que se cumplan correctamente cada uno de estos pasos. Una de ellas, por ejemplo, es una proteína que se llama P53. Si esta proteína no está o si está dañada y entonces no puede cumplir su función, se dan divisiones celulares descontroladas y eso puede acumular errores. Entonces, por ejemplo, si nosotros tenemos una masa celular y hay una célula en la cual hubo una mutación, por ejemplo, de esta proteína que es la encargada de asegurarse de que estos puntos de control se estén dando y de que todas las...
de todos los pasos de la mitosis estén ocurriendo correctamente, si esta proteína que hace este control no está, entonces puede ocurrir que haya una mitosis con algún problema, que haya entonces un error en la mitosis que genere nuevas mutaciones, y vamos a tener que esta célula original va a empezar a generar toda una cantidad de células que van a ser células con errores, con mutaciones o o malas disfunciones. Entonces esto puede originar formación, por ejemplo, de tumores. Entonces acá tenemos una masa tumoral que está formada inicialmente por una mutación en una primera célula que finalmente se propagó. Entonces esto es todo por mitosis por hoy, muchas gracias por su atención y dejamos acá la bibliografía recomendada para este tema.
Muchas gracias.