1. El huso está compuesto por haces de microtúbulos. El centrosoma participa en la formación del huso. El centrosoma tiene dos centríolos, que se replican una vez antes de la división celular para formar dos pares de centríolos. Después de entrar en la profase, cada par de centríolos está rodeado por una capa de citoplasma, formando centrosomas. Generalmente se cree que el centrosoma es el centro de formación de microtúbulos. Los microtúbulos están dispuestos radialmente alrededor del centrosoma, formando filamentos en forma de estrellas visibles al microscopio óptico. Los filamentos estrellados y los centrosomas se denominan colectivamente estrellas. Inicialmente, las dos estrellas mantienen una cierta distancia fuera de su envoltura nuclear. En las primeras etapas de la anafase, debido a la extensión de los microtúbulos interestelares, las dos estrellas son empujadas hacia polos opuestos, formando un huso bipolar junto con los microtúbulos entre ellos.
2. Profase y metafase
La membrana nuclear de doble capa comienza a romperse, formando vesículas dispersas, muy parecidas a las membranas dispersas del retículo endoplásmico. La lámina nuclear debajo de la membrana nuclear también se desagrega en láminas. Se pueden ver vesículas nucleares esparcidas alrededor del huso durante la mitosis. Los cromosomas se condensan aún más y se vuelven más cortos y gruesos. El huso se mueve hacia el centro de la célula donde se encontraba originalmente el núcleo, y los cinetocoros fuera del centrómero están conectados a un conjunto de microtúbulos especiales: microtúbulos cinetocoros a través de moléculas motoras. Las moléculas motoras como la cinesina y la cinesina que se unen a los cinetocoros se mueven a lo largo de la pared exterior de los microtúbulos del cinetocoro, lo que hace que los cromosomas durante este período se acerquen hacia la placa ecuatorial.
1. La membrana nuclear se rompe y se regenera.
2. Formación del huso
Durante la interfase se produce la replicación del ADN cromosómico y la síntesis de diversas proteínas. Las histonas en los cromosomas también se sintetizan durante la fase S. En la fase G1 antes del inicio de la fase S y en la fase G2 después del final de la fase S, las células no sintetizan ADN, pero las moléculas de ADN dañadas pueden repararse en este momento. Una vez que las células entran en la fase G1, comienzan a prepararse para la siguiente división. Varias enzimas relacionadas con la replicación del ADN aumentaron significativamente en la fase G1, al igual que las mitocondrias, los cloroplastos y los ribosomas. El retículo endoplásmico se renueva y expande y también aumenta el número de aparato de Golgi y lisosomas. Los dos centríolos de las células animales se separan y comienzan a replicarse. Durante la fase G1, los centríolos se duplican para formar dos pares de centríolos. Durante este período también se sintetizan en grandes cantidades tubulina y algunas sustancias relacionadas con la división celular.
Algunas células no se dividen tras la diferenciación. Por ejemplo, las células nerviosas humanas permanecen en la fase G1 cuando nacen y ya no se dividen. Estas células se llaman células de fase C0 y están fuera del ciclo celular. Algunas células, como las del hígado y los linfocitos, no se dividen en circunstancias normales, pero bajo la influencia de ciertos factores, pueden restaurar su capacidad de dividirse y volver a entrar en el ciclo celular. Por ejemplo, después de extirpar parte del hígado, las células del tejido restante pueden dividirse vigorosamente. Algunas células pueden continuar dividiéndose y nunca entrar en la fase G0, como las células meristemáticas en las puntas de los brotes y raíces de las plantas, las células madre hematopoyéticas en la médula ósea de los animales, etc.
Se puede observar que algunas células biológicas se dividen a lo largo de su vida, y otras no se dividirán una vez producidas. De modo que el complejo proceso de división celular está controlado por un mecanismo regulador. Muchos experimentos han demostrado que el ciclo celular está controlado por algunas señales químicas en el citoplasma, que están presentes en células de mamíferos cultivadas artificialmente. Los experimentos han demostrado que cuando dos células en diferentes etapas del ciclo celular se fusionan, se forma una célula con dos núcleos. Si una de las dos células está en fase S y la otra en fase G1, el núcleo en fase G1 entra inmediatamente en fase S, como si las sustancias químicas del citoplasma de la primera célula estimularan a la segunda. Asimismo, si una célula en fase M se fusiona con otra célula en fase M, la segunda célula entra inmediatamente en fase M y su cromatina se condensa para formar un huso.
Durante la interfase, la cromatina existe en forma de filamentos extremadamente delgados en forma de cuentas. Las cuentas son nucleosomas compuestos de histonas y ADN envueltos alrededor de ellos. Durante la mitosis, estos filamentos de cromatina alargados se curvan y pliegan formando cromosomas visibles al microscopio óptico. El centrómero se encuentra en la parte estrecha del cromosoma, la constricción principal. El centrómero, o cromatina, es la última parte de los cromosomas que se replica. Se determinaron las posiciones de los centrómeros y las principales constricciones en cada cromosoma.
El centrómero es una secuencia especial (secuencia repetida) en la molécula de ADN. En los organismos superiores, fuera del centrómero, alrededor de la constricción principal vista al microscopio óptico, hay otra estructura: el centrómero. La combinación de microtúbulos nadadores y microtúbulos (microtúbulos nadadores) sirve para disponer los cromosomas en el centro del huso.
Los cromosomas de las células eucariotas son todos lineales, con una estructura especial en el extremo llamada telómeros. Los experimentos han demostrado que las secuencias teloméricas son importantes para la replicación normal del ADN.
En los organismos diploides, los dos miembros de cada par de cromosomas, uno del padre y otro de la madre, tienen la misma forma y tamaño. Estos dos cromosomas se llaman cromosomas homólogos.
1. Diferenciación celular
3. Totipotencia celular y células madre
Todas las células de los individuos multicelulares provienen de óvulos fecundados. El mecanismo preciso de la mitosis permite que cada célula tenga un conjunto completo de información genética. En las células animales y vegetales diferenciadas, sus núcleos siguen siendo totipotentes, pero hasta ahora no ha sido posible formar individuos completos a partir de células animales.
En la planta adulta, los meristemas siempre están presentes, e incluso las células diferenciadas retomarán sus capacidades meristemáticas tras ser estimuladas. Por ejemplo, en la superficie lesionada, el parénquima reanuda la división celular y forma un callo. En los animales, a medida que se desarrollan los embriones, las células pierden gradualmente su capacidad de convertirse en individuos. Sólo unas pocas células todavía tienen la capacidad de diferenciarse en otros tipos de células y formar tejidos y órganos. Estas células se llaman células madre. Los óvulos fertilizados y las células blastómeras tempranas tienen la capacidad de desarrollarse hasta convertirse en individuos completos y son células madre totipotentes. Cuando un embrión se convierte en blastocisto, sus células madre tienen la capacidad de diferenciarse en varios tipos de células y son células madre pluripotentes. Las células madre también se encuentran en los tejidos adultos de algunos animales. Tienen la capacidad de diferenciarse en ciertos tipos de células tisulares, que se denominan células madre tisulares.
Existe un tipo de célula madre tisular en la médula ósea roja que puede diferenciarse en varias células sanguíneas, que son células madre pluripotentes. Por un lado, puede autorrenovarse mediante mitosis y, por otro, puede transformarse en células madre linfoides y células madre de la médula ósea. Las células madre linfoides se diferencian en células T y células B. Las células madre de la médula ósea se diferencian en glóbulos rojos, varios glóbulos blancos y plaquetas. La leucemia ocurre cuando las células madre que producen glóbulos blancos se vuelven cancerosas. Esta es una enfermedad mortal. Este es un método de tratamiento para la leucemia que destruye las células cancerosas de la médula ósea del paciente tanto como sea posible y luego trasplanta médula ósea de un donante adecuado o células madre pluripotentes aisladas de la médula ósea al paciente.
Un tratamiento prometedor para las enfermedades de la sangre.
Las células madre embrionarias (células ES) aisladas de embriones de mamíferos muy jóvenes tienen una gran importancia. Las células ES pueden diferenciarse en diversas estructuras en los embriones y, por tanto, tienen un importante valor de aplicación en medicina.