Momentos de la meiosis

¿Eres capaz de reconocer las distintas etapas de la meiosis? Pulsa sobre los puntos verdes y selecciona una opción:

Animación: Lourdes Luengo

Momentos de la mitosis

¿Eres capaz de reconocer las diferentes etapas de la mitosis? Pulsa sobre los puntos verdes y selecciona una opción:

Animación: Lourdes Luengo

Quiasmas y recombinación

Animación: Lourdes Luengo

Formación de gametos: meiosis

Como sabréis a estas alturas, la meiosis es un proceso divisional que realizan las células productoras de gametos. Su objetivo es reducir la dotación cromosómica a la mitad de manera que a partir de una célula diploide se obtienen cuatro células haploides. Es un proceso característico de los organismos con reproducción sexual. Recordad que consta de dos divisiones consecutivas. La primera división tiene un carácter reduccional y en ella se separan los cromosomas homólogos. En la Profase I tiene lugar el proceso de recombinación genética entre cromosomas homólogos o crossing-over (sobrecruzamiento). En la segunda división, que es copiativa como una mitosis típica, se separan las cromátidas obteniéndose finalmente las cuatro células que tras un proceso de maduración o gametogénesis se convertiraán en los gametos masculinos o femeninos, en su caso.

Identifica elementos celulares

Fuente: Lourdes Luengo

Más sobre la mitosis

Canción de la mitosis

Porque no todos los vídeos sobre Biología tienen que ser un rollo, aquí os dejo uno sorprendente. Seguro que os ayuda a repasar.

La mitosis

He aquí un video explicativo de las fases de la mitosis; breve pero bastante completo.

Formación de los lisosomas

Original: Lourdes Luengo

División y envejecimiento celular

¿Todas las células de nuestro organismo se dividen?

En los organismos pluricelulares adultos no todas sus células tienen la misma capacidad para dividirse. Existen células como las de la piel, el epitelio intestinal o la médula ósea que se reproducen rápidamente. Otras, por el contrario, se encuentran en un periodo quiescente (fase Go del ciclo celular) y no se dividen nunca, como las neuronas y las células musculares estriadas, o al menos eso se pensaba. Lo que ocurre es que su tasa de renovación es muy baja y solo lo hacen bajo determinados estímulos. En las plantas, sólo se dividen las células de tejidos meristemáticos, que formarán células especializadas carentes de capacidad de división que morirán transcurrido cierto tiempo. Las células humanas normales se dividen entre 50 y 70 veces, y con este número de divisiones les basta para mantener hasta un siglo la vida sana de una persona. Agotado este número simplemente envejecen y dejan de reproducirse, entrando en un proceso de senescencia, no proliferativo

¿Qué reloj les indica a las células cuando deben dividirse y cuando parar?

En el control del ciclo celular intervienen distintos factores: unos son de tipo enzimático (las llamadas proteínas de disparo o ciclinas), otros son los protooncogenes y los genes supresores de tumores (genes que regulan determinadas etapas del ciclo), también influye el desequilibrio en la relación nucleocitoplasmática, la inhibición por contacto con células vecinas, las necrohormonas, etc. Se han descubierto proteínas como p53 y Rb que controlan el ciclo celular y actúan como supresores tumorales bloqueando puntos clave del ciclo (Rb controla el paso a través del “punto de restricción” situado al final de la fase G1, si se supera dicho punto la célula se divide sin posibilidad de dar marcha atrás). Si se eliminan estos supresores tumorales las células escapan a la senescencia y siguen dividiéndose aunque no indefinidamente. Existe otro freno que las células deben superar para poder convertirse en inmortales: el acortamiento de los telómeros.

Los telómeros son secuencias de ADN repetitivo que protegen los extremos de los cromosomas y no se copian completamente con cada replicación. El resultado es que los telómeros se van acortando progresivamente tras cada división celular y se va perdiendo gradualmente información genética. La longitud de éstos depende de la enzima telomerasa que se encarga de reparar los errores de copia en cada replicación. Las células que expresan este enzima, como las germinales, no presentan acortamiento en sus telómeros. Pero la mayoría de las células del organismo no tienen telomerasa, y el trabajo de los científicos ha consistido en lograr su síntesis mediante Ingeniería Genética. La creación de células humanas que no dejan de dividirse (aparentemente “inmortales”) por científicos estadounidenses de la Geron Corporation ha permitido concluir que los telómeros podrían ser el “reloj biológico” que cuenta el número de veces que la célula se ha dividido, de tal forma que, cuando la célula alcanza una longitud telomérica crítica, la célula hija deja de dividirse.

Por tanto, existen dos mecanismos en el control de la división celular. El reloj mitótico (los telómeros) y los supresores tumorales. El reloj mitótico cuenta el número de veces que una célula se ha dividido y determina el momento en que debe dejar de hacerlo; los supresores tumorales cuidan de llevar a cabo esta parada. Si una célula lograra burlar estos dos mecanismos activando la telomerasa e inactivando los supresores tumorales, podría dividirse indefinidamente y originar un tumor.

¿En qué consiste el “suicidio celular” programado?

La apoptosis o “suicidio celular” programado es un proceso natural, bien estudiado y necesario para el buen funcionamiento del organismo. Después de un determinado número de divisiones, las células entran en un proceso degenerativo. De esta manera se evita que cualquier órgano particular ocupe demasiado espacio dentro del cuerpo y también se garantiza que todo marche bien durante el desarrollo evolutivo embrionario. Además, todo ser vivo debe desembarazarse de células que a lo largo de su vida han ido acumulando mutaciones y errores susceptibles de convertirlas en un potencial cáncer. En definitiva, en un individuo adulto continuamente están muriendo células que son sustituidas por otras nuevas. La apoptosis conlleva la autodigestión de la célula y su eliminación por los macrófagos del sistema inmunitario (otro fenómeno bien distinto es la necrosis o muerte celular a consecuencia de una lesión o daño tisular).

Estamos lejos de comprender los mecanismos desencadenantes de la apoptosis. Al parecer el programa de suicidio celular está controlado por varios genes que se activarán al recibir las señales oportunas. Así, se han identificado señales externas, como la privación de factores de crecimiento, e internas, como la presencia de alteraciones en el ADN. Incluso se ha demostrado que, en respuesta a las señales antes mencionadas, las mitocondrias de la célula liberan una serie de moléculas que, fuera de su contexto, desencadenarán la apoptosis. Una de estas moléculas es el citocromo c, proteína crucial en la respiración celular. Otra proteína es el factor inductor de la apoptosis (AIF).

¿Qué beneficios puede reportarnos el control de la división celular?

Estas experiencias tienen implicaciones en dos áreas de investigación: el control del envejecimiento y el cáncer ya que, además del gen de la telomerasa, se han encontrado otros relacionados con el envejecimiento prematuro. En cuanto al cáncer, las células cancerígenas se caracterizan justamente por dividirse indefinidamente de manera descontrolada debido, al parecer, a mutaciones sufridas por los genes supresores de tumores, con la consiguiente eliminación de proteínas supresoras del tumor, y a la transformación de los protooncogenes en oncogenes productores de oncoproteínas. Según el paradigma estándar las proteínas sintetizadas en condiciones normales por genes supresores y oncogenes se organizan en círculos bioquímicos complejos que controlan la reproducción y supervivencia de las células.

Falta por aclarar si las células “inmortales” obtenidas en el laboratorio por los investigadores estadounidenses son sanas. Si así fuera, ¿habríamos descubierto el secreto de la “eterna juventud”?

Mitocondrias, simbiosis y envejecimiento celular

Hay un orgánulo interesantísimo en nuestras células: la mitocondria. Y es muy interesante porque no es nuestro, realmente. ¡Es un orgánulo conquistado!

Los antepasados de nuestras células no tenían mitocondrias. De hecho, los antepasados de las mitocondrias vivían por su cuenta, fuera de las células, yendo de un sitio a otro libremente. Nuestros antepasados y sus antepasados eran, probablemente, enemigos. Quizá los células antiguas comían mitocondrias antiguas. Y, quizá, un día, uno de ellos, después de ser comido, aguantó dentro sin morirse. Ese día surgió la célula eucariota moderna, que sí tiene mitocondrias.

A eso se le llama simbiosis. Que quiere decir vivir juntos. Endosimbiosis, en realidad, porque es vivir juntos pero uno dentro de otro.

¿Por qué se unieron? Porque la célula le daba algo bueno a la mitocondria: refugio y nutrientes. La célula se ocupaba de buscar comida y guardaba dentro de sí a la mitocondria, protegida del exterior. Y la mitocondria, ¿para qué le servía a la célula? Porque sabe usar el oxígeno.

¿Cómo? ¿Que la célula sin mitocondria no sabía usar el oxígeno? Pues no, probablemente no.

El oxígeno es un problema muy gordo para la vida. Es una molécula muy reactiva. Eso quiere decir que se une a casi todo. Y, para unirse, primero tiene que romper. Por tanto, el oxígeno rompe casi todo. ¿Te imaginas una célula bañada en oxígeno puro? Sus moléculas se romperían en muuuy poco tiempo.

Decididamente el oxígeno es un veneno peligrosísimo.

Pero las mitocondrias aprendieron, no solo a vivir con él, sino a utilizarlo. ¿Para qué? Para romper moléculas, claro. Y extraerles toda la energía posible. ¿Es que sin oxígeno no se pueden romper moléculas? Sí, pero poco. Eso significa que es difícil sacarles toda la energía que guardan en sus enlaces químicos. Con oxígeno tenemos más energía. Mucha más. De alguna manera, las mitocondrias aprendieron a domesticar el oxígeno y así convirtieron un veneno en un nutriente.

Romper sin oxígeno se llama fermentación. Romper con oxígeno se llama respiración celular. Y la fermentación da 18 veces menos energía que la respiración. Es 18 veces menos rentable.

¿Te imaginas la primera célula que tuvo mitocondrias, qué subidón de energía? De pronto, de la misma molécula que antes sacaba 1 unidad de energía, ¡ahora sacaba 18! Es como si te tomases un bocadillo y te diera la energía de 18 bocadillos de golpe. Es como comer una barrita energética, pero a lo bestia. Para que te hagas una idea. Si un coche hace 20 kilómetros con 1 litro de combustible, es como si ahora hiciera ¡360! ¿Te imaginas?

Pues sí, la célula con mitocondria prosperó. Prosperó tanto que dio lugar a todos los protoctistas, todos los vegetales, todos los hongos y todos los animales que ves hoy en el planeta. Le ha ido muy bien a la célula con mitocondrias.

¿O no tan bien?

Hay un lado oscuro en todo esto, sí… ¡El agua oxigenada! 

Las mitocondrias rompen moléculas con el oxígeno, pero eso no es gratis. Deja un residuo, deja basura, deja un desecho, que es agua oxigenada. Que, seguro que lo has visto alguna vez, se come la materia orgánica. Y es un veneno, también. No tanto como el oxígeno puro, pero hace daño, sí…

¡Y es que la vida es tóxica!

Además, las mitocondrias, con el paso del tiempo, cada vez funcionan peor. El agua oxigenada que producen, como desecho, las va gastando. No van igual de bien las mitocondrias de un niño recién nacido que las mitocondrias de una persona de 60 años. Con el tiempo, las mitocondrias se van rompiendo y van funcionando peor. Y eso significa que producen más agua oxigenada de la cuenta y que se les escapa el oxígeno. Es decir, que envenenan a la célula desde dentro. Sí, con el tiempo las mitocondrias son las responsables de que las células mueran. ¿Qué es el envejecimiento? Cuando en nuestro cuerpo empiezan a morir más células de las que nacen. Y eso pasa por culpa de las mitocondrias. Al menos en parte…

Las mitocondrias les han dado mucha energía a las células y les han permitido vivir muy bien, pero también les han puesto fecha de caducidad.

¿Hay alguna esperanza?

Pues sí… Nuestro cuerpo sabe fabricar mitocondrias nuevecitas, a estrenar. Pero no para nosotros, no, no para nuestro cuerpo. Esas mitocondrias nuevecitas están en los óvulos. Son para nuestros decendientes. ¡Ay! Si aprendiéramos a obtener mitocondrias nuevas podríamos, quizá, un día, aprender a sustituir nuestras mitocondrias viejas. Incluso ya adultos…

¿Dónde están las personas que lograrán eso? Yo lo sé… ¡Estudiando! Al final, la muerte debería ser una meta a batir… ¿O no? Quizá sea tarde para mí, quizá también para ti. ¿Pero y para tus hijos cuando los tengas? ¿Por qué no?

Envejecimiento. Aubrey de Grey (2)
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Nota: como sabéis, el agua oxígenada es el peróxido de hidrógeno o H2O2. Los peroxisomas son orgánulos celulares que eliminan dicha molécula gracias a la catalasa.

Original: El Blog de José Luis Castillo

Presentación sobre la célula

Cilios y flagelos

Aquí os dejo un vídeo para que veáis la utllidad que los cilios y flagelos, cuya estructura hemos estudiado, tienen para algas y protozoos.

Digestión celular: lisosomas

Los lisosomas son orgánulos celulares membranosos que contienen enzimas digestivas del tipo hidrolasas ácidas. Su función es digerir moléculas y partículas orgánicas procedentes tanto del exterior como de la propia célula.

Animación: proyecto Biosfera