Cómo las divisiones nucleares facilitan las variaciones genéticas en organismos multicelulares
La división nuclear es una secuencia de eventos que tiene lugar en una célula. Hay 2 tipos de divisiones nucleares como la mitosis y la meiosis. La mitosis es la forma de división nuclear en la que el núcleo madre se divide en 2 núcleos hijos que son idénticos entre sí y al núcleo madre y puede ocurrir en células diploides, haploides y poliploidías donde la meiosis es la forma de división nuclear en la que el número de cromosomas es reducido a la mitad de un número diploide a un número haploide (Harley, 2013) (Figura 1).
Figura 1: Diferencias clave entre la meiosis y la mitosis (PMG Biology, 2015)
En la meiosis, hay 2 divisiones consecutivas como la meiosis 1 en la que se produce la segregación de cromosomas homólogos y la meiosis 2 en la que se produce la segregación de cada cromosoma en cromátidas. Hay varias fases (Figura 2). La fase más larga es la interfase y existen 3 subfases como la fase G1 en la que el crecimiento celular ocurre por síntesis de sustancias celulares aumentando la tasa metabólica, la fase S en la que se duplica la cantidad de ADN por replicación y la fase G2 en la que se sintetizan orgánulos celulares y El ATP se produce y almacena. En la meiosis 2, la interfase puede ocurrir o no. La segunda fase principal es la fase M que tiene 2 etapas como división nuclear y división citoplasmática. La división nuclear consta de Profase, Metafase, Anafase y Telofase. Durante la profase, los hilos de cromatina se acortan y engrosan formando cromosomas homólogos. Los cromosomas homólogos están estrechamente emparejados formando complejos sinaptonemales por Synapsis (Figura 3). Aparecen 2 cromosomas homólogos emparejados como un solo hilo conocido como bivalente (tétrada) .Estos cromosomas recombinantes se separan luego formando un quiasma / ta en el que tiene lugar el intercambio de genes (Figura 4). Este proceso se conoce como Crossing Over (Figura 5). El núcleo y la envoltura nuclear se desintegran. Los centríolos migran a 2 polos opuestos y los microtúbulos se organizan en huso y aster. En metafase, cada cromosoma homólogo se une al huso y se alinea en el ecuador. Debido a esta orientación, los cromosomas homólogos son aleatorios. Esto asegura el surtido independiente de cromosomas. La contracción de las fibras del huso provoca la rotura del quiasma y los cromosomas se mueven hacia dos polos opuestos en anafase. Los dos conjuntos de cromosomas están rodeados por una envoltura nuclear y se forman dos núcleos, respectivamente, en Telofase. La división citoplasmática tiene lugar mediante la formación de surcos de escisión (Hillers, 2015; PMG Biology, 2015; Alberts, 2002).
El cruce forma cromosomas con nuevas combinaciones de genes que permiten la reunión de genes maternos y paternos. Esto forma cromosomas recombinantes con nuevas composiciones de genes. El apareamiento de cromosomas homólogos, la formación de cromosomas recombinantes, la interrupción de la segregación de las cromátidas hermanas en la meiosis 1 y la ausencia de replicación de los cromosomas contribuyen a aumentar la diversidad de gametos pero manteniendo constante el número de cromosomas. Orientación aleatoria de los cromosomas homólogos en la metafase 1 completamente independientes, de modo que los cromosomas de un par homólogo pueden clasificarse con otro cromosoma de otro par. Estos aumentan la diversidad de gametos que conducen a mutaciones (Hillers, 2015; Walen, 2010). La mitosis mantiene la estabilidad genética al duplicar las células parentales. Esto ayuda a la regeneración del reemplazo celular de las partes del cuerpo. Durante la replicación del ADN de la mitosis pueden ocurrir mutaciones (Seattlepi, 2016).
De modo que la mitosis ayuda a las variaciones genéticas a través de mutaciones provocadas por la replicación del ADN, mientras que la meiosis facilita las variaciones genéticas en organismos multicelulares al jugar un papel importante.
Figura 2: Etapas de la meiosis (The Student Room, 2015)
Figura 3: Variación genética en gametos (PMG Biology, 2015)
Figura 4: Sinapsis y cruce (PMG Biology, 2015)
Figura 5: Varias etapas de la meiosis (PMG Biology, 2015)
Referencias de Naut
Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. y Walter, P. (2002) Biología molecular de la célula. 4th edn. Nueva York: Garland Science.
Gillam, P. (2015) ‘Eton y Everdon’, PMG Biología. Disponible en: https://pmgbiology.com/tag/chromosome/
Harley, S. (2013) Botany 2104. Disponible en: http: //faculty,weber.edu/sharley/2104/2104.html
Hillers, JK, Jantsch, V., Perez, EM y Yanowitz, JL (2015) ‘Meiosis’, Libro de gusanos, págs. 1-54. PMC [Online] DOI: 10.1895 / wormbook.1.178.1
PMG Biology (2015) ‘División celular’. Disponible en: https://pmgbiology.com/tag/cell-division/
Sheldon, E. (2016) ‘¿En qué fase de la división celular se produce la síntesis de ADN?’, Seattle pi. Disponible en: http://education.seattlepi.com/phase-cell-division-dna-synthesi-occur-5798.html
Walen, KH (2010) ‘La mitosis no es el único distribuidor de células mutadas: las células endopoliploides no meióticas producen células con genoma reproductivo reducido’, Internacional de Biología Celular, 34 (8), págs. 867-872. PMC [Online] DOI: 10.1042 / CB120090502
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