Mitosis (soluciones)

1.- Defina el concepto de mitosis.

La mitosis es un proceso de división que origina dos núcleos con idéntico material genético que el inicial. Aunque la mitosis o cariocinesis consiste en la división del núcleo, el proceso va acompañado casi siempre por la división del citoplasma o citocinesis, resultando dos células.

La célula inicial puede tener distintas dotaciones cromosómicas y, previamente, ha duplicado su material genético en el período S de la interfase. Si bien en la mayoría de los organismos es diploide (2n), pueden entrar en mitosis células con distintas dotaciones cromosómicas, ya sean haploides, aneuploides  o poliploides. Los cromosomas se reparten de modo equitativo entre las dos células resultantes.

Esquemáticamente, cuando la célula inicial es diploide (2n) o haploide (n), el resultado del proceso es:

2.- Cite las fases de la mitosis. ¿Cuál es la de mayor duración?

Aunque la mitosis es un proceso continuo suelen considerarse, tradicionalmente, 4 etapas: profase, metafase, anafase y telofase. Actualmente se considera más apropiado incluir una prometafase (premetafase), dado que estudios recientes sobre sistemas de control en la fase M apuntan hacia la existencia de 5 etapas: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase.

La división celular suele durar alrededor de 1 ó 2 horas, siendo la profase la etapa de mayor duración, pues consume casi la mitad del tiempo total. Redondeando los tiempos mitóticos resulta, por ejemplo: profase (40 %), prometafase (10 %), metafase (10 %), anafase (10 %) y telofase (30 %).

3.- Significado biológico de la mitosis.

La mitosis determina que las dos células resultantes de la división tengan los mismos cromosomas que la célula inicial y, consecuentemente, la misma información genética.

En los seres pluricelulares todas las células del organismo tienen la misma dotación genética, derivada del cigoto, gracias a la duplicación del ADN (en la etapa S de la interfase), que antecede a toda división mitótica. Por ello, cuando se regeneran los tejidos lesionados las nuevas células son idénticas a las sustituidas.

Por lo que respecta a la reproducción asexual, los descendientes presentan idénticas características que sus progenitores, puesto que han sido originados mediante divisiones celulares por mitosis. De lo cual se deduce que esta descendencia posee las mismas ventajas o desventajas que sus progenitores para sobrevivir en un medio ambiente determinado.

4- Indique las características generales propias de la mitosis.

He aquí las características propias de la mitosis:

La célula inicial es generalmente diploide (también puede ser  haploide, poliploide e incluso aneuploide).

Consiste en una cariocinesis y una citocinesis.

Resultan dos células con el mismo número de cromosomas que la célula inicial.

En la profase no hay sinapsis ni entrecruzamientos.

En la anafase las cromátidas hermanas se separan.

No se genera variabilidad genética: salvo mutación, los cromosomas de las células resultantes son idénticos a los de la célula inicial.

5.- Interprete el gráfico adjunto e identifique las partes numeradas.

La representación gráfica corresponde a los cambios en el contenido de ADN nuclear durante un ciclo celular mitótico. 

El contenido de ADN tomado como referencia es 2C. Tras la replicación o duplicación del ADN (fase S) su cantidad aumenta hasta 4C. Posteriormente se distribuye de manera equitativa entre las dos células resultantes de la división (fase M), cada una de las cuales contiene el ADN de referencia (2C). 

Interfase: 1, 2 y 3 (1 = G₁, 2 = S, 3 = G₂). 4 = Fase M (mitosis y citocinesis). 5 = G₁ del ciclo siguiente. 

6.- ¿Qué acontecimientos tienen lugar en la profase? 

Los cromosomas, que aparecen como tenues filamentos, se van condensando. Cada uno de ellos consta de dos cromátidas unidas por el centrómero y asociadas íntimamente por un complejo proteico denominado cohesina. El material del nucléolo se va dispersando. El centrosoma suele estar duplicado al final del periodo G2, dando lugar a una doble pareja de centríolos, entre las cuales se originan los microtúbulos polares, que forman el huso mitótico. Proteínas motoras van separando a los centrosomas hasta situarlos en polos opuestos. 

7.- Indique los acontecimientos que tienen lugar durante la prometafase, la metafase y la anafase. 

Prometafase. Se produce la rotura de la membrana nuclear. El nucléolo termina por desintegrarse. El huso se extiende de polo a polo de la célula. Los cromosomas se unen a fibras del huso por los cinetocoros (microtúbulos cinetocóricos). 

Metafase. Los cromosomas se alinean en el ecuador del huso, equidistantes de los polos (exactamente, son los centrómeros los que se disponen en el plano ecuatorial). Los microtúbulos cinetocóricos de cada cromosoma se alargan hasta los polos del huso. 

 Anafase. Las cromátidas hermanas se separan, dando lugar a los cromosomas anafásicos, que son desplazados hacia el polo correspondiente gracias al acortamiento de los microtúbulos cinetocóricos (despolimerización) y al arrastre realizado por proteínas motoras que se fijan al cinetocoro. 

8.- ¿Qué acontecimientos tienen lugar en la telofase? 

Los cromosomas llegan a cada polo del huso y, a partir de los fragmentos de la membrana antigua, se forma una nueva envuelta nuclear alrededor de cada grupo de ellos. Los cromosomas se van desespiralizando, lo cual facilita la transcripción y la formación de los nucléolos en las regiones organizadoras. Durante la telofase tiene lugar la división del citoplasma. 

9.- ¿En qué consiste la citocinesis? 

La citocinesis o citodiéresis es la división del citoplasma. 

En las células animales el citoplasma se divide en dos por  estrangulación, debido a un anillo de actina y miosina que se va contrayendo progresivamente hasta completar la división y originar dos células. 

En las células vegetales el proceso tiene lugar por septación, esto es, mediante la formación de un tabique o fragmoplasto, a partir de la fusión de vesículas del complejo de Golgi cargadas con materiales componentes de la pared celulósica. Este tabique empieza a formarse en la zona central y va creciendo  hacia la periferia, presentando numerosos plasmodesmos (puentes citoplasmáticos). 

10.- ¿Son necesarios los centriolos para la formación del huso mitótico?

Los centriolos no son imprescindibles para la formación del huso, pues basta con la matriz o material pericentriolar. En las células vegetales existe un material que actúa como un centro organizador de microtúbulos.

El huso mitótico sin ásteres ni centríolos, propio de los vegetales, se denomina huso anastral. Cuando hay ásteres y centriolos se llama huso astral y es propio de las células animales.

11.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?

Biología y Fisiología celular. Omega.

El esquema representa el comienzo de la prometafase, pues se observa que la envoltura nuclear está fragmentada y que los cromosomas no llevan aún asociados los microtúbulos cinetocóricos. La presencia de centríolos en los polos del huso indica que se trata de una  célula animal.

12.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?

Biología y Fisiología celular. Omega.

El esquema representa una prometafase avanzada, pues además de la rotura de la membrana nuclear se observa que los cromosomas están ya unidos a los microtúbulos cinetocóricos.

13.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?

Biología y Fisiología celular. Omega.

El esquema representa una metafase. Los cromosomas han alcanzado el máximo grado de condensación y están situados en el plano medio de la célula, constituyendo la placa ecuatorial o metafásica, con cada cromátida orientada hacia uno de los polos. La presencia de centríolos indica que se trata de un huso astral, propio de las células animales.

14.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?

Biología y Fisiología celular. Omega.

Se trata de la anafase, pues se observa la separación de las cromátidas, quedando definida una interzona. La presencia de centríolos indica que es una célula animal.

15.- Nombre las partes numeradas del esquema adjunto. ¿De qué fase se trata?

Biología y Fisiología celular. Omega.

El esquema representa la telofase. Se forma una nueva envoltura nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas. La presencia de centríolos indica que es una célula animal.

16.- Aclare la diferencia entre huso astral y anastral.

El huso mitótico astral es propio de las células animales y se caracteriza por la presencia de centríolos y de un conjunto de  microtúbulos circundantes que constituyen el llamado áster. En las células vegetales tiene lugar la formación de un huso mitótico anastral, carente de las características citadas.

Biología de la célula. Omega.

17.- ¿Qué son los cinetocoros? ¿Tienen la misma estructura los de las células animales que los de las vegetales?

El cinetocoro es  una zona específica de la región centromérica, donde se produce la interacción del cromosoma con las fibras del huso.

Los cinetocoros presentan una morfología esferoidal o discoidal y ambos tipos están formados por un complejo de proteínas con capacidad de unirse a los microtúbulos. Los cinetocoros aislados pueden polimerizar tubulinas y formar microtúbulos.

Estructuralmente existe una clara diferencia entre los cinetocoros de las células animales y los de las vegetales.

El esferoidal es común en las células vegetales y se caracteriza por formar una especie de ovillo proteico, alojado en una oquedad de la cromatina, donde se unen los microtúbulos.

El cinetocoro trilaminar es propio de las células animales y presenta tres discos adosados, siendo la capa central algo más clara que las otras dos. La capa interna o íntima está fusionada con la cromatina adyacente, y la externa, sirve para establecer las uniones con los microtúbulos.

Nota.- La denominada heterocromatina centromérica es la que está en contacto íntimo con los cinetocoros y forma una placa de dimensiones variables, que separa los cinetocoros del resto de la cromatina cromosómica.

18.- ¿Qué diferencias hay entre la mitosis de células animales y vegetales?

El proceso es básicamente el mismo, pero hay algunas diferencias.

Las células animales presentan centríolos, por lo que se forma un huso mitótico astral, mientras que en las vegetales es anastral.

Los cromosomas, en las células animales, se sitúan generalmente en la periferia de la placa metafásica, mientras que en las vegetales tienden a ocupar toda la placa ecuatorial.

Los cinetocoros de los vegetales presentan una morfología esferoidal, pero en los animales es discoidal y con estructura  trilaminar.

La división del citoplasma o citocinesis, en las células animales, tiene lugar por estrangulación, pero la pared celular de los vegetales imposibilita este procedimiento, formándose un septo o tabique entre las dos células resultantes.

19.- Nombre las partes numeradas e indique lo que representa el esquema adjunto.

El esquema representa la citocinesis en una célula vegetal, mediante la formación de un tabique o fragmoplasto, que presenta varios plasmodesmos o puentes citoplasmáticos. En el núcleo, los cromosomas se han desespiralizado durante la telofase y se observa la cromatina.

20.- Exponga una interpretación del esquema adjunto y nombre las partes numeradas.

Se trata de un cromosoma metafásico y se hallaría en el ecuador celular, con los microtúbulos cinetocóricos orientados hacia polos opuestos. Dado que se desconoce el número de  cromosomas de la célula inicial, puede tratarse de un dibujo parcial correspondiente a la metafase de la mitosis, o bien, a la metafase II de un proceso de meiosis.

21.- En el esquema adjunto se ha introducido una modificación respecto al dibujo de la pregunta anterior. ¿De qué se trata?

En este caso se ha representado la cohesina: complejo proteico filamentoso que une ambas cromátidas hermanas.

Al comenzar la anafase la enzima separasa degrada la cohesina, posibilitando la separación de dichas cromátidas, que constituyen los cromosomas anafásicos y se desplazan hacia polos opuestos.

Nota.- El proceso referido es algo más complejo, pues cuando la célula en división va a entrar en anafase, la proteína Cdc20 activa el complejo APC y éste destruye la proteína securina, que inhibía la separasa. Al quedar la separasa activada, por destrucción previa de su inhibidor, degrada la cohesina, permitiendo la separación de las cromátidas hermanas.

22.- ¿A qué se llama “reloj mitótico”?

La mayoría de las células somáticas humanas carecen de actividad telomerasa, razón por la cual los telómeros se van acortando progresivamente tras cada ciclo de división celular.

Se ha propuesto que los telómeros son el “reloj mitótico” que cuenta el número de veces que la célula se ha dividido, de tal forma que, cuando se alcanza una longitud telomérica crítica, la célula deja de dividirse.

Nota.- Además del reloj mitótico hay otro mecanismo clave en el control de la división celular: los supresores tumorales. Para que una célula se convierta en tumoral ha de sortear los dos mecanismos. Así, las células de la mayoría de tumores humanos han activado la enzima telomerasa, evitando el acortamiento de sus telómeros, y además, han desactivado los supresores tumorales Rb y p53 para proliferar indefinidamente.

​