Mitosis

Todos los seres vivos están formados por muchos tios de células y de tejidos que tienen que sustituirse continuamente para permitir la continuidad de la vida.

La mitosis es un proceso que se realiza en el núcleo de las células eucariotas distribuyendo de igual manera cromosomas y organelos entre sus células descendientes, asegurando de esta forma, la reproducción de la célula.

¿Quieres ver una excelente animación de la mitosis del gobierno argentino? da click aquí.



Video de la mitosis:



Mitosis divertida





El citoesqueleto me ayuda a criticar la selectividad

La capacidad de moverse debió aparecer muy pronto en la evolución celular. Es verdad que para una célula individual puede ser suficiente dejarse llevar por movimientos del medio. Pero seguro que es preferible decidir acercarse a los recursos y alejarse de los peligros en vez de confiar en el azar. Y no digamos para un organismo pluricelular, en el que, a partir de una masa inicial, no ordenada, resulta vital para el desarrollo que cada célula migre hacia su destino final.

Pero la movilidad también tiene caras oscuras, poco amables. Un tumor produce metástasis gracias a la movilidad de las células que lo integran.

Citoesqueleto
Tomado de Brentwood

¿Qué necesita una célula para moverse? Citoesqueleto. O flagelos, que son una de las modalidades del citoesqueleto.

Pero el citoesqueleto no solo mueve a la célula. También mueve su interior. Porque gracias al él hay paquetes cargados de biomoléculas que llegan a su destino, al sitio donde deben estar, mucho más eficientemente. Gracias al citoesqueleto la célula puede especializar regiones de su interior. Porque fiando únicamente al azar, las proteínas nunca llegarán a un sitio concreto, y solo a ese, sino que se dispersarán hacia todas partes. Por tanto, el citoesqueleto resultó un elemento indispensable para que la célula eucariota, compartimentada, pudiera surgir. Sin él hubiera sido imposible tener orgánulos membranosos albergando una función específica en su interior.

Pero no solo eso. El citoesqueleto es el andamiaje sobre el que se montan y desmontan membranas. Sí, sí. Membranas. Eso tan importante que constituye el límite de la célula, el lugar en el que residen la función de nutrición y la de relación, el sitio del que parten las señales que indicarán al ADN qué genes serán leídos y cuándo. Sin el citoesqueleto, la membrana eucariota no es gran cosa… Sobre todo cuando el citoesqueleto, además de sostenerla, de darle forma, ancla algunas proteínas a algunos sitios y las modula en su acción. Y, si cambia el citoesqueleto, cambia el lugar de esas proteínas y cambia la forma en que se comportan. Quien es capaz de organizar la endocitosis y la fagocitosis, quien pone y quita y mantiene proteínas en un sitio concreto, no es un mero soporte físico, no.

Matriz extraceular y citoesqueleto
Tomado de Universidad Técnica de Darmstadt

No solo eso. El citoesqueleto, en los organimos pluricelulares, conecta con la matriz extracelular (a través de la membrana). Sí, sí, esa que da soporte a los tejidos. Así,matriz extracelular y citoesqueleto son caras de la misma moneda, con la membrana en medio, relacionándose con ambas partes. Pero, además de conectar hacia fuera, también conecta hacia dentro, con el citoesqueleto del interior del núcleo. Sí, sí. Ese que interactúa con los genes para que se expresen. ¿Y qué significado tiene esto? Uno muy llamativo (a mí me parece llamativo). Que mediante una serie de tensiones físicas, de empujes y tirones, el citoesqueleto propaga información. Tirones y empujones que, partiendo de un lugar, llegan a otro. Y, allí, provocan una reacción química, allí esas fuerzas se convierten en señales moleculares. Lo cual se  conoce como mecanotransducción. Es algo muy parecido a tirar de una palanca, mover un cable y, en el extremo de ese cable, provocar una reacción. De ese modo, mediante esfuerzos físicos, una célula puede afectar a lo que sucede en el núcleo de otra célula, aunque esté algo alejada. En realidad deberíamos concebir a las células de un tejido como un todo interconectado, con el citoesqueleto y su prolongación, la matriz, como una red por la que viaja información que se convierte en acciones químicas, en síntesis de proteínas. Que logra coordinar el modo en que se ejecutan funciones por un conjunto amplio de células…

Mitosis y citoesqueleto
Tomado de CellDynamics.org

¿Quieres más? ¿Te has preguntado alguna vez qué ocurre en la mitosis con la membrana nuclear, cómo desaparece y luego reaparece, cómo se organiza la cromatina en cromosomas, cómo estos se desplazan y luego se parten en cromátidas hermanas y luego estas van cada cual a su sitio? El citoesqueleto no solo actúa decisivamente en la relación y en la nutrición, como te decía antes; o en la transmisión de información mediante la mecanotransducción, como te indicaba en el párrafo anterior. También es protagonista en la reproducción.

¿Y sabes lo que me da más rabia? Que nada de esto te lo cuenta un libro de texto de enseñanzas medias… ¿Es que tienen miedo de la biología de verdad? Me refiero a la biología dinámica, de procesos… Es raro que se centren en descripciones que parecen fotos fijas cuando la célula, la real, es mucho más un vídeo que una foto. Y, en gran parte, es un vídeo gracias al citoesqueleto. ¿De verdad crees que en un par de párrafos se puede dar por conocido el citoesqueleto, teniendo en cuenta que sus proteínas son las más abundantes de la célula? ¿Teniendo en cuenta que interviene en todas las funciones vitales y que lo hace, no como un actor secundario, sino como el principal?

Fíate menos de tu libro de texto… Y más del profesor o profesora que tengas, de hablar con ella o con él. De preguntarle.

Y, desde luego, si en selectividad te preguntan definiciones, y no el sentido de las cosas, fíate NADA de que selectividad sea algo más que un mero filtro que clasifica a la gente según unos parámetros que nada tienen que ver con el aprendizaje y mucho con la apariencia de aprendizaje.

Te dejo un vídeo con algunos conceptos de citoesqueleto, que espero ampliar, y un gráfico con lugares celulares donde actúa, donde es importante.

Funciones del citoesqueleto
Tomado de Nature

Identifican una pieza clave en la Mitosis


Un nuevo trabajo, liderado por los investigadores Joan Roig delInstitut de Recerca Biomèdica (IRB) de Barcelona e Isabelle Vernos del Centre de Regulació Genòmica (CRG), afirma que la proteína Nek9 es necesaria para que la célula divida los cromosomas en dos grupos iguales y asegurar así la división eficiente y fiel de una célula en dos.
Los errores en la distribución correcta de los cromosomas son, de hecho, la causa de muchos abortos espontáneos, de algunos defectos genéticos como las trisomías y están relacionados con la formación de tumores. El estudio, realizado en huevos de rana Xenopus laevis y en células humanas, se publica hoy en Current Biology.
Los errores en la distribución correcta de los cromosomas son la causa de muchos abortos espontáneos
“Con este trabajo demostramos que una cuarta familia de proteínas, las NIMA - y en concreto Nek9 -, tienen funciones tan importantes en la división celular como las archiconocidas CDK (cdk1), las Polo (Plk1) o las Aurora (Aurora A y B) quinasas”, explica Roig, especialista en la familia NIMA y codescubridor de Nek9. 
Los científicos estudian la división celular, en especial las primeras etapas de la mitosis o la división del núcleo en dos. El reparto de los cromosomas requiere la formación de una maquinaria que separe las dos copias del material genético de manera que las dos células resultantes de la división hereden el mismo número de cromosomas.
Nek9 interviene en la preparación de los centrosomas, los orgánulos desde donde se organiza la formación del huso mitótico, una especie de “pelota de rugby” formada por microtúbulos o “cables moleculares” que junto con otros "motores" estiran y separan a los cromosomas en dos grupos idénticos.
Una posible estrategia frente al cáncer
El trabajo describe que Nek9 modifica y controla NEDD1, cuya función descubrió en 2006 el investigador Jens Luders del IRB Barcelona, y que está involucrada en la formación de nuevos microtúbulos necesarios para preparar el huso mitótico.
“Sin Nek9 el huso no se forma correctamente y la división se complica, las células se mueren o se generan aneuploidías, células con un reparto desigual de cromosomas, muy frecuentes en tumores” detalla Isabelle Vernos, experta en microtúbulos y división celular.
Interferir en la división es hoy una de las principales estrategias contra el cáncer y la industria está probando nuevos fármacos inhibidores de Plk1, Aurora y Eg5. Nek9 se sitúa justo entre Plk1 y Eg5, siendo esta última una proteína motor que Roig contribuyó a situar en el mapa de la mitosis en un trabajo anterior.
“Realizamos una tarea doble: describimos cómo se relacionan en el tiempo y en el espacio diferentes proteínas que intervienen en las fases iniciales de la división celular, y paralelamente, señalamos posibles herramientas de uso terapéutico ya sea como marcadores de enfermedades o como agentes antimitóticos para interrumpir la división y el crecimiento tumoral”, apunta Roig.

Mitosis

Actividades, tareas y videos de la mitosis realizados por excompañeros en este blog:



Mitosis

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Te cuento la mitosis lo más breve que me sea posible

Hay una división celular propia de eucariotas. Recibe el nombre de mitosis. Y es algo que tiene un objetivo muy, muy sencillo. Producir dos células hijas iguales que la célula madre. Cada una con la misma información genética que su progenitora. Gemelas, por tanto.

¿Por qué en eucariotas y no en procariotas? ¡Fácil! Porque los eucariotas no sólo tenemos cromosomas. Tenemos varios cromosomas. No como los procariotas, que tienen uno. En ellos es muy fácil repartir la información genética. Duplicar y separar. Et voilà! En eucariotas es muuuuuucho más complicado. La mitosis se puede entender como el precio que hubo que pagar por ser eucariota. Hay que duplicar cada cromosoma, separar cada cromosoma en sus dos cromátidas y llevar una cromátida de cada cromosoma a un lado. Una, sólo una. Ni más ni menos. Una de cada. Sí, sí, es algo más complejo. Y así dar lugar a dos hijas idénticas.

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Pero cuidado… Que puede dar la sensación de que la célula madre desaparece y las células hijas aparecen. No, no es así. Lo que sucede es que el material del que está hecha la célula madre se separa en dos bloques. Si te das cuenta, la célula madre sigue existiendo, pero partida en dos y cada una con su vida. No ha desaparecido, se ha repartido.

La mitosis consta de una serie de eventos que suceden. No son exactamente lineales, no. Algunos se pueden superponer algo. Pero es más fácil pensar en ella de manera que haya unas etapas claras, nítidas, y que cuando acaba una empieza otra. Es una imagen no exactamente real, pero más sencilla de entender y de explicar.

Profase

Profase
Regina Bailey

El gran acontecimiento de este momento es la formación de los cromosomas. Hasta ese momento el ADN ha estado muy suelto, muy estirado. Ahora, esa molécula se condensa, se empaqueta, se organiza compactamente alrededor de las histonas y de algunas otras proteínas.

¿Para qué se ha condensado, para qué se ha empaquetado tanto? Para protegerlo durante su viaje. Porque ahora el ADN tiene que empezar a sufrir procesos que lo dividirán y se lo llevarán a un lado y a otro de la célula. También, para facilitar ese trasiego, desaparecen todas las estructuras membranosas de la célula que le puedan estobar (membrana nuclear, retículo endoplasmático, aparato de Golgi). Luego, cuando se haya acabado todo, se reconstruirán, pero ahora desaparecen.

Eso es la profase. Ni más ni menos. Como resultado de ella aparece ese típico cromosoma que todos conocemos, con forma de aspa, de “X”. ¿Y por qué tiene esa forma? ¡Fácil! Porque, si recuerdas, el ADN está duplicado. Ocurrió en la fase S de la interfase.

Metafase

Metafase
Regina Bailey

¿Qué hay que hacer ahora? También fácil. Organizar todos los cromosomas, partirlos por la mitad (ya que tienen el ADN duplicado), y enviar una de cada a ambas células hijas. Que las dos tengan la misma cantidad de ADN. Pero también la misma información en él. ¿Se multiplicó el ADN por dos? Pues ahora hay que dividirlo. Y no de cualquier manera, no. De una forma en la que cada mitad de un cromosoma sea para cada hija. Ambas deben resultar iguales entre sí e iguales a su madre.

Para lograr el objetivo de la mitosis hay todo un sistema de fibras y tubos, todo un armazón, todo un andamiaje. Sobre ese armazón se insertan los cromosomas. Pues eso es la metafase, ni más ni menos. Es construir el andamiaje, el entramado de fibras y tubos, al cual se le llama huso acromático (porque no se tiñe) y colocar bien sobre ellos los cromosomas.

En realidad el huso acromático empezó a organizarse durante la profase, pero, como te decíamos, mejor crear separaciones artificiales del proceso para entenderlo mejor.

El huso acromático está hecho de tubulina. Una de las proteínas que forma parte del citoesqueleto de la célula (que es un entramado de fibras y tubos que le da la forma y se la mantiene o se la cambia). El huso acromático, además, es dinámico. Lo cual le permitirá mover de sitio a los cromosomas.

Eso es posible porque el huso acromático se une a los cromosomas por su centro, también llamado centrómero. Y se une allí de un modo complejo (llamado cinetocoro). No es una unión cualquiera, no. Es una estructura que le permite, en las siguientes fases, a base de tirar y tirar, partir los cromosomas exactamente por la mitad y llevar cada mitad a su sitio. Pero no se continúa hasta todos y cada uno de los cinetocoros envían una señal química de “preparado” (ya te dije que era una estructura compleja, que no sólo tiene un papel de organización, sino también de información).

El resultado final de la metafase es un huso acromático anclado en dos extremos de la célula (los polos mitóticos) y los cromosomas enganchados a él más o menos por la mitad (la placa ecuatorial).

Anafase

Anafase
Regina Bailey

Si todos los cinetocoros, todos y cada uno, han dado el “OK”, el proceso sigue. Y ahora toca partir por la mitad cada cromosoma. ¿Por qué? Porque el cromosoma, en realidad, es ADN duplicado (recuerda que se fabricó en la etapa S de la interfase). Cada mitad contiene la información precisa para que la célula funcione, viva.

Así, una vez separado, hay que hacer un buen reparto de esas mitades. Lo que hay que hacer es darle a una célula hija la mitad del cromosoma 1 y a la otra la otra mitad. Igual con el cromosoma 2. Y con el 3. Y así hasta acabar. No vale el proceso si no tienes todas y cada una de las mitades de todos y cada uno de los cromosomas. No vale tener las dos mitades del cromosoma 8 y ninguna del 9.

Cada mitad hay que llevársela a un lugar determinado. A dos lugares, en realidad, que serán dos las células que nacerán del proceso. Esos lugares son los polos mitóticos. Allí se reunirá con las otras mitades de cromosoma con las que le toque pasar el resto de su vida.

Y todo este trabajo de rotura y traslado lo lleva a cabo el huso acromático.

Telofase

Telofase
Regina Bailey

Si todo ha transcurrido bien, si han llegado a los polos mitóticos todas y cada una de las mitades de todos y cada uno de los cromosomas, sin faltar ni sobrar ninguna, entonces hay que reconstruir la célula.

La telofase no es otra cosa que dar marcha atrás a los procesos de la profase. ¿El cromosoma? Es una estructura que ha de desaparecer, se tiene que desempaquetar. Porque el ADN empaquetado no puede ser leído. Y si no es leído, no se pueden fabricar proteínas. ¿Las estructuras membranosas (membrana nuclear, retículo endoplasmático, aparato de Golgi) que hubieron de ser quitadas para no estorbar? Hay que reconstruirlas. Porque son las que permiten que la fabricación de las proteínas ocurra bien y cada una llegue a su sitio una vez sintetizada.

Básicamente, la telofase es la reconstrucción de dos células donde antes había una.

Citocinesis

Citocinesis
Regina Bailey

Pero no basta con haber fabricado dos células. Hay que separarlas. ¡Hombre! Si no se separan tendría una célula que acumula cada vez más núcleos, cada vez más, conforme va experimentando mitosis (se llama sincitio a esa célula con tantos núcleos). Que por cierto, en ciertos casos es lo que sucede (p.ej., células musculares). Pero lo normal no es eso.

Lo normal es que la célula se divida en dos.Eso sí, las células animales y las vegetales lo hacen de formas diferentes.

Una célula animal confía en la actina. Una proteína contráctil que forma parte del citoesqueleto de la célula, como la tubulina. La actina forma un anillo alrededor de la zona media de la célula animal. Y ese anillo empieza a contraerse. Es fácil de imaginar. Piensa en un “0″ que se pone un cinturón y lo estrecha y estrecha, hasta convertirse en un “8″. Al final se rompe.

Una célula vegetal hace otra cosa. Una célula vegetal fabrica una cantidad importante de vesículas cargadas de celulosa y de otras sustancias que forman parte de la pared celular. Y esas vesículas se mueven hacia la zona media, donde se unen entre sí, construyendo una estructura llamada fragmoplasto. Allí se comienza a tejer la nueva pared celular que dividirá en dos lo que antes fue uno.

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Te juro, te juro, te juro, que no he podido ser más breve… ¡Sorry!

Reproducir, multiplicar, dividir

Byron me preguntaba en clase una cuestión sobre la división celular. Os la digo. A él le extrañaba que la reproducción de las células se llamara multiplicación celular y también división celular. ¿Cómo es posible que dos operaciones contrarias representen al mismo proceso?

Oye… Y lleva toda la razón del mundo en hacerse esa pregunta. Porque comprender la respuesta te ayuda a comprender la reproducción.

Resulta que la célula tiene información sobre qué hacer y cómo ser. Sobre sus piezas, sobre de qué está hecha. Y sobre su comportamiento. Y esa información la tiene antes de empezar a vivir. La tiene en el ADN. Y la recibe de su célula madre, que tiene ADN. Hay una forma de reproducción que es conservadora. Que trata de que las células hijas sean copias exactas de la célula madre e iguales entre sí. Es lógico, ¿no? ¿Y cómo se logra?

Pues fácil. Primero multiplicando y luego dividiendo. En ese orden.

Porque si quieres que un número permanezca igual, lo único que tienes que hacer es multiplicarlo y dividirlo. En este caso por dos. ¿Siete por dos y entre dos? ¡Pues siete! ¿Doce por dos y entre dos? ¡Pues doce! Multiplicando y dividiendo logro la permanencia.

La célula madre tiene su ADN. ¿Y quiere convertirse, dividirse en dos céulas hijas? Pues sí. Pero sólo tiene su ADN. Suficiente para una, pero insuficiente para dos. ¿Qué hacer? Fácil. Antes que nada tiene que muliplicar su ADN por dos. Por las dos células en las que quiere convertirse. Eso se llama duplicación del ADN. Ahora… ¿qué viene? Pues toca dividir. La célula madre va repartir su ADN duplicado entre sus dos células hijas. Eso se llama mitosis.

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Pero no hace cualquier reparto del ADN, no. No les da a sus hijas cualquier mitad de ese ADN doble. Le da mitades iguales. Porque las dos celulas tienen que ser iguales. Por eso la mitosis es un proceso tan complejo. Porque cada hija tiene que recibir lo mismo que la otra en cuanto a ADN se refiere.

Así, multiplicando por dos y dividiendo por dos, ha logrado que el ADN que tienen las células hijas sea el mismo que tenía ella, y que las células hijas sean iguales entre sí.

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Pero esto no se acaba aquí, no. Porque la célula madre no sólo reparte ADN. También reparte membrana, y citoplasma, y mitocondrias, y cloroplastos (si es vegental), etc. La célula lo tiene que repartir todo. Porque la célula madre va a desaparecer en la reproducción. Va a convertirse en dos. Eso se llama citocinesis.

Y en la citocinesis, la división se ve fácil, sí. ¿Pero y la multiplicación? Pues también. Y es que la célula madre, antes de la reproducción, engordó. Creció. Comió y creció. Hasta que alcanzó un determinado tamaño. Un tamaño demasiado grande para funcionar bien, como ya te contaba en “Los por qués de la mitosis“.

Por cierto. ¿Dónde está la célula madre al final de todo esto? No está. Se ha repartido.