Mitosi, Meiosi i Clonació: Guia de Biologia Cel·lular
Divisió Cel·lular: Mitosi
La mitosi és el procés pel qual una cèl·lula mare dóna lloc a dues cèl·lules filles genèticament idèntiques a ella.
- En organismes unicel·lulars, la divisió cel·lular és sinònim de reproducció.
- En organismes pluricel·lulars, la divisió cel·lular permet el creixement i la reparació de teixits.
Replicació: Procés de duplicació del DNA.
Divisió Cel·lular en Procariotes: Bipartició
En procariotes, la divisió s'anomena bipartició i és força simple:
- Replicació del DNA.
- Creixement cel·lular i separació de les dues còpies del DNA.
- Estretament de la membrana a la part central de la cèl·lula.
- Divisió en dues cèl·lules filles.
Divisió Cel·lular en Eucariotes: Mitosi i Citocinesi
En eucariotes, el procés és més complex i consta de dues fases principals:
Divisió Cel·lular = Mitosi (divisió del nucli) + Citocinesi (divisió del citoplasma)
La mitosi, per facilitar-ne l'estudi, se subdivideix en quatre fases:
- Profase: Es trenca la membrana nuclear. El DNA, que s'ha duplicat prèviament (passant de 2n a 4n cromàtides), es condensa en cromosomes. Cada cromosoma consta de dues cromàtides germanes unides pel centròmer. Com que la cèl·lula és diploide (2n), tindrem parelles de cromosomes homòlegs. Els centrosomes se situen als dos extrems de la cèl·lula i a partir d'ells creixen les fibres del fus mitòtic.
- Metafase: Els cromosomes s'alineen a l'equador de la cèl·lula, formant la placa metafàsica. S'uneixen a les fibres del fus mitòtic a través del centròmer.
- Anafase: Els centròmers es divideixen i les cromàtides germanes se separen, sent arrossegades cap als pols oposats de la cèl·lula per l'escurçament de les fibres del fus mitòtic.
- Telofase: Les cromàtides (ara considerades cromosomes individuals) arriben als extrems de la cèl·lula. Comencen a descondensar-se en cromatina. Es comencen a formar les noves membranes nuclears al voltant de cada grup de cromosomes. La cèl·lula comença a estrangular-se pel centre.
- Citocinesi: Divisió del citoplasma, que normalment comença durant la telofase. En cèl·lules animals, es produeix per estrangulació. Els orgànuls es reparteixen entre les dues cèl·lules filles (els mitocondris es divideixen de forma independent). En cèl·lules vegetals, la paret cel·lular impedeix l'estrangulació; en lloc d'això, es forma una nova paret de cel·lulosa transversal (fragmoplast) al centre de la cèl·lula, separant les dues cèl·lules filles.
Formació de Gàmetes: Meiosi
La meiosi és una divisió cel·lular especialitzada que redueix a la meitat el nombre de cromosomes, formant les gàmetes (cèl·lules sexuals).
Procés: Cèl·lules mare de les gàmetes (2n) → Gàmetes (n)
Fertilització: Gàmeta masculina (n) + Gàmeta femenina (n) → Zigot (2n)
La meiosi consta de dues divisions nuclears consecutives: la primera divisió meiòtica (Meiosi I) i la segona divisió meiòtica (Meiosi II).
Primera Divisió Meiòtica (Meiosi I)
Abans de l'inici, les cadenes de DNA es dupliquen i es condensen en cromosomes.
- Profase I: La membrana nuclear es desintegra. Els cromosomes homòlegs s'aparellen formant tètrades (conjunts de quatre cromàtides). Es produeix l'entrecreuament, un intercanvi de fragments de DNA entre cromosomes homòlegs, que augmenta la variabilitat genètica. Es sintetitza el fus meiòtic.
- Metafase I: Les parelles de cromosomes homòlegs s'alineen al centre de la cèl·lula. S'uneixen a les fibres del fus meiòtic pels centròmers.
- Anafase I: Els cromosomes homòlegs se separen i són arrossegats cap als pols oposats de la cèl·lula per l'escurçament de les fibres del fus. Cada pol rep un cromosoma de cada parella homòloga, cadascun format per dues cromàtides.
- Telofase I: Els cromosomes arriben als pols i es descondensen parcialment. Es pot formar una nova membrana nuclear al voltant de cada grup de cromosomes.
- Citocinesi I: Divisió del citoplasma, resultant en dues cèl·lules filles haploides (n), cadascuna amb cromosomes formats per dues cromàtides.
Segona Divisió Meiòtica (Meiosi II)
Aquesta divisió és similar a una mitosi i es desenvolupa simultàniament en les dues cèl·lules filles resultants de la Meiosi I.
- Profase II: Si s'havia format membrana nuclear, es desintegra. Els cromosomes es condensen de nou. Es forma el fus meiòtic II.
- Metafase II: Els cromosomes s'alineen a la placa metafàsica al centre de cada cèl·lula. S'uneixen a les fibres del fus pels centròmers.
- Anafase II: Els centròmers es divideixen i les cromàtides germanes se separen, sent arrossegades cap als pols oposats.
- Telofase II: Les cromàtides (ara cromosomes individuals) arriben als pols. Es descondensen i es formen les noves membranes nuclears.
- Citocinesi II: Divisió del citoplasma en cada una de les dues cèl·lules, resultant en un total de quatre cèl·lules filles haploides (n), cadascuna amb cromosomes formats per una sola cromàtida. Aquestes cèl·lules són les gàmetes.
La Clonació
La clonació és el procés d'obtenció de còpies genèticament idèntiques d'un organisme, cèl·lula, molècula o fragment de DNA.
Tipus de Clonació
- Clonació molecular: Obtenció de múltiples còpies d'un fragment de DNA (com un gen) per a diversos usos.
Exemple: Fabricació d'insulina humana mitjançant la clonació del gen de la insulina i la seva introducció en bacteris que la sintetitzen.
- Clonació cel·lular: Cultiu de cèl·lules idèntiques a partir d'una sola cèl·lula mitjançant mitosi.
- Clonació d'organismes: Creació de dos o més organismes genèticament idèntics. Pot ocórrer de manera natural (com en els bessons monozigòtics) o ser realitzada de forma artificial.
Clonació Artificial d'Organismes
Un mètode comú implica la transferència nuclear somàtica:
- S'extreu el nucli d'una cèl·lula somàtica de l'organisme que es vol clonar.
- S'extreu el nucli d'un òvul d'una donant (deixant l'òvul"bui").
- S'introdueix el nucli de la cèl·lula somàtica a l'òvul sense nucli.
- L'òvul reconstruït s'estimula per començar el desenvolupament embrionari.
- L'embrió resultant s'implanta en l'úter d'una mare subrogada per completar el desenvolupament.