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MITOSIS EN Allium cepa Jesús Alberto Castro Bohórquez*, Leidys Tatiana Gonzalez Yanez*, Merbin Herrera Galarcio*, José Enrique Miranda Gómez* . *Universidad de Córdoba; Facultad de Ciencias Básicas; Programa de Biología; Genética 1. RESUMEN La fase M supone la división de una célula en dos células hijas. Conlleva una serie de procesos encaminados a repartir los componentes celulares sintetizados durante las fases anteriores del ciclo. Sus períodos se relacionan con lo que ocurre con los cromosomas: compactación, formación y movimiento de los cromosomas y descondensación. Se realizo la observación de las diferentes fases de la Mitosis en cortes histológicos de Allium cepa en el laboratorio de genética de la Universidad de Córdoba, encontrándose diferencias en los últimos períodos de repartición cromosómica a las células hijas, por motivo de su naturaleza vegetal. Palabras clave: Cromosomas, Mitosis, Fases. ABSTRACT The M phase involves the division of a cell into two daughter cells. It involves a series of processes aimed at distributing the cellular components synthesized during the previous phases of the cycle. Its phases are related to what happens with chromosomes: compaction, formation and movement of chromosomes and decondensation. The observation of the different phases of mitosis in histological sections of Allium cepa in the genetics laboratory of the University of Córdoba, finding differences in chromosomal repair services to daughter cells, due to their plant nature. Keywords: Chromosomes, Mitosis, Phases.

INTRODUCCION El ciclo celular se puede considerar como una sucesión de etapas por las que transcurre la vida de una célula. Una célula "nace" a partir de la división de una predecesora, pasa por una serie de etapas donde crece, duplica su tamaño y, por último, se divide para dar dos células hijas que comenzarán de nuevo el ciclo (1). Esto es lo que ocurre a las células que proliferan. Hay dos grandes tipos de células en los organismos pluricelulares: las células somáticas y las células germinales. Las células somáticas son las que no producirán gametos, mientras que las células germinales sí (2). Esta distinción es importante porque las células germinales dan lugar a los gametos por un proceso denominado meiosis,

mediante el cual se consiguen cuatro gametos haploides a partir de una célula dipliode (3). Las células somáticas que proliferan terminarán su ciclo celular dividiéndose y convirtiéndose en dos células hijas con la misma dotación génica que su antecesora por un proceso denominado mitosis (1). La fase M o mitosis es quizás la más compleja y la que supone una mayor reordenación de los componentes celulares (3). Hay muchos procesos que se disparan y avanzan en paralelo. La mitosis se puede dividir a su vez en varias etapas relacionadas con los diferentes estados por los que va pasando el ADN (1). Se denominan profase, metafase, anafase y telofase, durante las que el ADN se compacta, forma cromosomas, se organizan y segregan, y finalmente

se descondensan para formar los núcleos de las células hijas. Este proceso de división celular puede variar entre animales y vegetales, por razones de adaptación fisiológica a un ambiente determinado, es así, como en diferentes fases se observa el desarrollo celular de organelas fundamentales para la subsistencia del organismo en la tierra. La diferencia radica en la última fase mitótica, denominada citocinesis o separación del citoplasma en dos para la creación de dos nuevas células (1). De esta manera, se hace indispensable el análisis riguroso de las diferentes etapas de este importante proceso. La especie elegida para este procedimiento es cebolla (Allium cepa), debido a su baja carga cromosoma (2n:16) y a su rápido crecimiento en respuesta la gravedad (Geotropismo negativo). METODOLOGIA El estudio se realizó en el laboratorio de Genética de la Universidad de Córdoba, Montería, Colombia. Inicialmente se colocó la cebolla en un montaje compuesto por un Beaker y palillos de dientes que hagan soporte sobre este y evitar un posible crecimiento erróneo o inequívoco de las raíces, de tal manera que el bulbo de la cebolla toque superficialmente la solución de Carnoi (ver figura 1a). Al cabo de días el crecimiento será directamente proporcional a las condiciones del medio y se observaran brotes de raíces en crecimiento. Posteriomemente se tomó una raíz joven de cebolla (de unos 2 cm), se le agrego HCL (1%) por espacio de 5 minutos para luego lavar con agua y cortar la punta a 5 mm del extremo (apices). Estos fueron depositados en vidrio de reloj a los cuales se le adiciono acetorceina; posteriormente se llevó a calentamiento por 1min realizando un flameado (ver figura 1b). Al tiempo transcurrido se depositó un ápice de raíz en portaobjetos y cubreobjetos, donde realizo la técnica de “squash” y se observó a 10x y 40x.

A

B

Figura 1. A: Montaje para crecimiento de raíces B: Flameado de apices de Allium cepa

RESULTADOS Y DISCUSION En el estado de embrión todas las células de una planta pueden dividirse en células funcionales. Sin embargo, a medida que la planta crece quedan grupos de células en diferentes localizaciones del cuerpo de la planta que retienen esta capacidad proliferativa y de diferenciación (1). A estos grupos de células se les denomina meristemos (responsables del crecimiento permanente de las plantas debido a que tienen una alta capacidad de división celular). El meristemo radicular se encuentra en una posición subterminal de la raíz, protegido en su avance a través de la tierra por la cofia o caliptra, la cual está formada por células parenquimáticas secretoras (ver figura 2). Las células meristemáticas presentan un núcleo grande de cromatina condensada y una pared celular primaria delgada permitiendo dividirse continuamente (2). Es el caso de las células meristemáticas de la raíz. Estas divisiones siguen una asincronía uniforme, es decir, son constantes los porcentajes de células que se encuentran en cada fase de la división mitótica (1).

Figura 2. Cortes histológico en Allium cepa. Tomado de:https://www.academia.edu/7999400/OBSERVACI%C3%93N _DE_LA_MITOSIS_EN_C%C3%89LULAS_VEGETALES

Figura 3. Zonas de proliferación de la raíz. Tomado de: https://www.academia.edu/26306234/Pr%C3%A1cticas_de_la boratorio_BIOLOG%C3%8DA_CELULAR

El meristemo radicular contiene un grupo de células inactivas mitóticamente que forman el llamado centro quiescente (1) (ver figura 2). No todos los autores describen este centro y otros proponen que constituye una reserva de células que sirve para regenerar zonas meristemáticas dañadas. Las células en fase M se observaron entre el centro quiescente y la caliptra, donde se ubica la zona de división para su posterior elongación y diferenciación (ver figura 3). Dentro de algunas fases de la Mitosis se diferencian varios estadios de avance cromosómico. Por ejemplo, en el anafase de la mitosis se pueden distinguir, el anafase temprana (donde se registra la separación de las cromátidas por acción de los cinetocoros y el acortamiento del huso acromático) y la anafase tardía (las fibras, tras la separación completa de las cromátidas, se acortan aún más para que dichas cromátidas lleguen a los polos de las células) (1) (ver figura 4d-4e). De igual manera se observa otra fase denominada prometafase en la que se empieza a desorganizar la envuelta nuclear, la cual se fragmenta en pequeñas vesículas, desencadenado por la fosforilación de las proteínas que constituyen la lámina nuclear, esta desaparece y por ello también la carioteca (1). Los cromosomas quedan sueltos los centríolos llegan a los polos y forman el huso mitótico (ver figura 4b ). Además de lo anterior, en la telofase, cambia la forma de la célula, pasa de ser esférica a ser más alargada. Este cambio de forma está dado por la polimerización de los microtúbulos polares (2). Al estirarse la célula y retirarse los cromosomas del centro, se forma un anillo (remanentes de las fibras del huso) de actina y miosina II, que tendrá como fin estrangular a la célula y dividir su citoplasma (a este proceso se lo llama citocinesis) (ver figura 4f-4g) (1). En las células vegetales y los hongos la citocinesis es diferente a causa de la presencia de la pared celular. En las plantas las células hijas se separan, no por la formación de un anillo contráctil, sino por la formación de una nueva pared celular en el interior de la célula que se va a dividir y que será lo que finalmente separará a las dos células hijas (ver figura 5) (1). La formación de esta nueva pared celular está mediada por lo que se denomina el fragmoplasto, que inicialmente posee como componentes a los restos de los microtúbulos polares del huso mitótico

y a vesículas procedentes del aparato de Golgi (2). Estas vesículas se transportan hasta la zona media gracias a proteínas motoras y se fusionan entre sí para formar membrana y su contenido constituirá la lámina media de la futura pared celular (1). La fase faltante se denomina profase y no se observó alguna distinción o estadio de diferenciación cromosómico.

A PROFASE

B PROMETAFASE

C METAFASE

D

microscopio con prevalencia mitótica. Además de lo anterior, se afianzaron conocimientos de histología vegetal aprendiendo de los tejidos importantes para la reproducción de la planta. PREGUNTAS COMPLEMENTARIAS 1. ¿Cuáles son las principales características de la mitosis?

ANAFASE TEMPRANA

E ANAFASE TARDIA

F TELOFASE

G CITOCINESIS Figura 4. Fases Mitoticas en Allium cepa.

Figura 5.” Distintas fases de la mitosis desde profase (izquierda) hasta telofase (derecha). Se puede observar cómo se va creando progresivamente una pared celular nueva que separa ambos grupos de cromosomas, que formarán los núcleos de las células hijas. A esta estructura en construcción se le denomina fragmoplasto (flecha).” Atlas de Histología Animal y Vegetal -CICLO CELULAR. CONCLUSION Se observaron todas las fases de la Mitosis, incluidos estadios intermedios , que algunos autores no tienen en cuenta. Cabe resaltar que la metolodgia utilizada en este procedimiento es mas efectiva y eficaz en cuanto a la rapidez y la calidad de muestras vistas al

R// Las células hijas que poseen idéntica información genética que la célula inicial. Esta misma información genética asegura la conservación de los caracteres de la especie. La MITOSIS consiste en la DIVISIÓN de la Célula y la MULTIPLICACIÓN de los Cromosomas. Las 2 Cromátidas que integran un mismo cromosoma son IDÉNTICAS y están constituidas por Moléculas de ADN (3). Los Cromosomas se dividen separándose sus cromátidas. Luego, cada una de ellas forma otra idéntica a sí misma para constituir un nuevo Cromosoma, o sea que luego de dividirse, los Cromosomas se AUTODUPLICAN (1). La duplicación de los Cromosomas es la duplicación del ADN que los forma y actúa como modelo para el ordenamiento de los Nucleótidos sintetizados por la célula en una secuencia idéntica a la del ADN original. 2. ¿Comparación entre mitosis en células vegetales y células animales? R// La diferencia entre la Mitosis de una célula animal y una vegetal es que en la célula animal la Mitosis o Cariocinesis es Astral o Anfiastral ya que posee Áster o Centro celular formado por un par de centríolos responsables de la formación de las fibrsa del huso mitótico o acrosómico, en cambio la Mitosis en células vegetales es de tipo Anastral no poseen Áster, sino que las fibras del huso mitótico se originan en los Microtúbulos del Citosol (1). Áster se refiere al aspecto estrellado o de Sol que adquiere el Centro celular por las irradiaciones de tubulina cuando se prepara la Mitosis (3). 3. ¿Cuál es la diferencia entre Citocinesis y Cariocinesis? R// Citocinesis. Es el proceso de partición del citoplasma de una célula que da como resultado dos células hijas durante el proceso de división celular.

RECOMENDACIONES Cariocinesis. Fase del proceso de división celular (mitosis o meiosis), por la cual se divide el material nuclear de la célula, dotando a las células hijas del mismo número de cromosomas que la progenitora (en la mitosis) o la mitad de estos (en la meiosis). 4. ¿Diferencias entre citocinesis en célula vegetal y célula animal? R// Diferencias entre ambas citocinesis: •En las células animales se produce la citocinesis por estrangulamiento mientras que en las vegetales se produce por tabicación. •Las células animales hijas están, tras la citocinesis, completamente separado mientras que las vegetales permanecen unidas por plasmodesmos. •La célula vegetal utiliza sus vacuolas para aumentar su volumen frente a la citocinesis mientras que las animales lo hacen por medio de síntesis, lo que ocasiona un mayor gasto energético.

Es indispensable realizar cortes de brotes nuevos en la cebolla para la observación de todas las fases Mitóticas. De igual manera, la técnica de aplastamiento de los tejidos vegetales es de vital importancia para esta metodología, por lo tanto, se recomienda realizar con la parte anterior de un esfero, presionando suavemente para no romper cubreobjeto; todo lo anterior cubriendo la muestra con servilletas para evitar desprendimiento de colorante. AGRADECIMIENTOS Todos los reactivos para la observación de las Fases Mitóticas fueron suministrados por la Universidad de Córdoba, a la cual, se le agradece por estos elementos. A el programa de Biología por el prestamos del microscopio electrónico. De igual manera por elementos para la realización de la metodología correspondiente como lo son la plancha calentadora, elementos de sujeción y portadores de muestras. BIBLIOGRAFIA

•En las células vegetales el proceso de citocinesis se produce de dentro a fuera mientras que en los animales es, al contrario.

1: Manuel Megías, Pilar Molist, Manuel A. Pombal. Atlas de Histología Animal y Vegetal. Ciclo celular. Departamento de Biología Funcional y Ciencias de la Salud. Facultad de Biología. Universidad de Vigo. octubre 2017.

•Durante la citocinesis las células vegetales no pierden anchura en el centro mientras que con los animales debido al estrangulamiento se estrechan.

2:Fase G1.Blomen VA, Boonstra J. 2007. Cell fate determination during G1 phase progression. Cellular and molecular life sciences.64:3084-3104.

5. ¿Qué es el fragmoplasto y placa celular?

3: Citocinesis Pardo M. Citoquinesis en células eucariotas. 2005. Investigación y ciencia 346:40-49.Wanke C, Kutay U. Enclosing chromatin: reassembly of the nucleus after open mitosis. 2013. Cell 152: 1222-1225.

R// Fragmoplasto: Estructura citológica de las plantas que aparece durante la división celular o mitosis en la parte media de las fibras de huso, formándose del centro a la periferia una placa que será la futura pared celular divisoria de ambas células (1). Placa celular: En las células en división de la mayor parte de las plantas (y de algunas algas), una estructura aplanada que se forma en el ecuador del huso mitótico en la telofase temprana; da origen a la laminilla media (3).