La célula es la unidad básica de la vida. Cada célula, como los seres vivos, tiene un tiempo de vida durante el que crece, madura y se reproduce y muere.

Existen diversos mecanismos biológicos de reproducción celular, es decir, que permiten generar células nuevas, replicando su información genética permitiendo que el ciclo vuelva a empezar.

En determinado momento de la vida de los seres vivos, sus células dejan de reproducirse (o comienzan a hacerlo de manera menos eficiente) y empiezan a envejecer. Hasta que eso ocurre, la reproducción celular tiene el propósito de mantener o incrementar la cantidad de células que existen en un organismo.

En los organismos unicelulares, la reproducción celular crea un organismo totalmente nuevo. Esto generalmente ocurre cuando la célula ha alcanzado un tamaño y volumen determinados, que suelen disminuir la efectividad de sus procesos de transporte de nutrientes y, así, resulta mucho más efectiva la división del individuo.

reproducción celular:

• Mitosis. Es la forma más común de división celular de células eucariotas. En este proceso, la célula replica su material genético completamente. Para hacerlo, emplea un método de organización de los cromosomas en la región ecuatorial del núcleo celular, que luego procede a dividirse en dos, generando dos dotaciones cromosómicas idénticas. El resto de la célula, entonces, procede a duplicarse y lentamente escindir el citoplasma, hasta que la membrana plasmática termina por dividir a las dos nuevas células hijas en dos. Las células resultantes serán genéticamente idénticas a su progenitora.

• Meiosis. Es un proceso más complejo, que produce células haploides (con la mitad de la carga genética), tales como las células sexuales o gametos, dotadas de variabilidad genética. Esto se da con el fin de aportar la mitad de la carga genómica durante la fecundación, y así obtener descendencia genéticamente única, evitando la reproducción clónica (asexual). A través de la meiosis, una célula diploide (2n) sufre dos divisiones consecutivas, para obtener así cuatro células hijas haploides (n).

La división celular crea colonias de organismos unicelulares, pero sobre todo permite la existencia de organismos pluricelulares, constituidos por tejidos diferenciados. Cada tejido sufre daños, envejece y eventualmente crece, para lo que requiere células de reemplazo de las viejas o dañadas, o nuevas células que añadir al tejido en crecimiento.

La división celular hace posible tanto el crecimiento de los organismos como la reparación de tejidos dañados.

Por otro lado, la división celular desordenada puede conducir a enfermedades, en las que este proceso ocurre de manera incontrolable, atentando contra la vida del individuo (como ocurre en personas con cáncer). Es por eso que en la medicina moderna el estudio de la división celular es una de las áreas clave de interés científico.

• Interfase. La célula se prepara para el proceso de reproducción, duplicando su ADN y tomando las medidas internas y externas pertinentes para enfrentar con éxito el proceso.

• Profase. La envoltura nuclear comienza a romperse (hasta disolverse paulatinamente). Se condensa todo el material genético (ADN) y forma cromosomas. Se duplica el centrosoma y cada uno se desplaza hacia uno de los extremos de la célula, donde se forman microtúbulos.

• Metafase. Los cromosomas se alinean en el ecuador de la célula. Cada uno de ellos ya se ha duplicado en la interfase, por lo que en este momento se separan las dos copias.

• Anafase. Los dos grupos de cromosomas (que son idénticos entre sí) se alejan gracias a los microtúbulos hacia los polos opuestos de la célula

• Telofase. Se forman dos nuevas envolturas nucleares. Desaparecen los microtúbulos.

• Citocinesis. La membrana plasmática estrangula la célula y la divide en dos.

La meiosis involucra dos fases diferenciadas: meiosis I y meiosis II. Cada una de ellas está compuesta por diversas etapas: profase, metafase, anafase y telofase. La meiosis I se distingue de la meiosis II (y de la mitosis) porque su profase es muy larga y en su transcurso los cromosomas homólogos (idénticos porque provienen uno de cada progenitor) se aparean y recombinan para intercambiar material genético.

Meiosis I.  Conocida como fase reductiva, resulta en dos células con la mitad de la carga genética (n).

• Profase I. Está compuesta por varias etapas. En la primera etapa el ADN se condensa en cromosomas. Luego, los cromosomas homólogos se aparean formando una estructura característica llamada complejo sinaptonémico, donde se produce el entrecruzamiento y la recombinación génica. Por último, los cromosomas homólogos se separan y la envoltura del núcleo desaparece.

• Metafase I. Cada cromosoma, compuesto por dos cromátidas cada uno, se alinea sobre el plano medio de la célula y se une a los microtúbulos del huso acromático.

• Anafase I. Los cromosomas homólogos apareados se separan y se mueven hacia polos opuestos. Cada polo recibe una combinación aleatoria de cromosomas maternos y paternos, pero solo un miembro de cada par homólogo está presente en cada polo. Las cromátidas hermanas permanecen unidas a sus centrómeros.

• Telofase I. Uno de cada par de cromosomas homólogos está en cada polo. Se forma nuevamente la membrana nuclear. Cada núcleo contiene el número de cromosomas haploides, pero cada cromosoma es un cromosoma duplicado (consiste en un par de cromátidas). Ocurre la citocinesis, que resulta en dos células hijas haploides.

Meiosis II. Es la fase duplicativa: se dividen las células provenientes de la meiosis I, lo que resulta en la duplicación del ADN.

• Profase II. Los cromosomas se condensan. La envoltura del núcleo desaparece.

• Metafase II. Los cromosomas se alinean sobre los planos medios de sus células.

• Anafase II. Las cromátidas se separan y se mueven hacia polos opuestos.

• Telofase II. Las cromátidas que llegan a cada polo de la célula son ahora los cromosomas. Las envolturas nucleares se forman de nuevo, los cromosomas gradualmente se alargan para elaborar fibras de cromatina, y ocurre la citocinesis. Las dos sucesivas divisiones de meiosis producen cuatro núcleos haploides, cada uno con un cromosoma de cada tipo. Cada célula haploide resultante tiene una diferente combinación de genes.

De acuerdo a la composición química, los ácidos nucleicos se clasifican en Ácidos Desoxirribonucleicos (ADN) que se encuentran residiendo en el núcleo

celular y algunos organelos, y en Ácidos Ribonucleicos (ARN) que actúan en el citoplasma.

Los ácidos nucleicos están formados por largas

cadenas de nucleótidos, enlazados entre sí

por el grupo fosfato. El grado de polimerización puede llegar a ser altísimo, siendo las moléculas

más grandes que se conocen, con moléculas constituídas por centenares de millones de nucleótidos

en una sola estructura covalente. De la misma manera que las proteínas son polímeros lineales aperiódicos de aminoácidos, los ácidos nucleicos lo son de nucleótidos. La aperiodicidad de la secuencia de nunucleótido implica la existencia de información. De hecho, sabemos que los ácidos nucleicos constituyen

el depósito de información de todas las secuencias de aminoácidos de todas las proteínas de la célula. Existe una correlación entre ambas secuencias, lo que

se expresa diciendo que ácidos nucleicos y proteínas son colineares; la descripción de esta correlación es lo que llamamos Código Genético, establecido de forma que a una secuencia de tres nucleótidos en un ácido

nucleico corresponde un aminoácido en una proteína.

Son las moléculas que tienen la información genética de los organismos y son las responsables de su transmisión hereditaria. El conocimiento de la estructura de los ácidos nucleicos permitió la elucidación del código genético de la determinación del mecanismo y control de la síntesis de las proteínas y el

mecanismo de transmisión de la información genética de la célula madre a las células hijas.

Existen dos tipos de ácidos nucleicos, ADN y ARN, que se diferencian por el azúcar (Pentosa) que llevan: desoxirribosa y ribosa, respectivamente. Además

se diferencian por las bases nitrogenadas que contienen, Adenina, Guanina, Citosina y Timina, en el ADN; y Adenina, Guanina, Citosina y Uracilo en el

ARN. Una última diferencia está en la estructura de las cadenas, en el ADN será una cadena doble y en el ARN es una cadena sencilla.

El descubrimiento de los ácidos nucleicos se debe a Meischer (1869), el cual trabajando con leucocitos y espermatozoides de salmón, obtuvo una sustancia

rica en carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y un porcentaje elevado de fósforo. A esta sustancia se le llamó en un principio Nucleína, por encontrarse

en el núcleo.

Años más tarde, se fragmentó esta nucleína, y se separó un componente proteico y un grupo

prostético, este último, por ser ácido, se le llamó Ácido Nucleico.

En los años 30, Kossel comprobó que tenían una estructura bastante compleja.

En 1953, James Watson y Francis Crick, descubrieron la estructura tridimensional de uno de estos

ácidos, concretamente del Ácido Desoxirribonucleico (ADN).

Los polímeros, son cadenas de monómeros -unidos generalmente por enlaces covalentes- que presentan diversos pesos moleculares. Los monómeros naturales, de origen natural como su nombre lo indica, permiten la conformación de las biomoléculas que se encuentran en los seres vivos.

Los monómeros sintéticos, por otro lado, sirven para la elaboración de plásticos y pinturas. Se trata de monómeros artificiales como el tetrafluoretileno y la acrilamida, entre muchos otros. DISTINTOS TIPOS DE MONOMEROS: Las proteínas son macromoléculas que se crean a partir del vínculo que establecen distintos aminoácidos. Entre estos monómeros podemos mencionar a la cisteína, la glutamina, la leucina y el triptófano. Los monosacáridos, en tanto, son los monómeros de los hidratos de carbono o carbohidratos.

El ADN (ácido desoxirribonucleico) y el ARN (ácido ribonucleico) son dos tipos de ácidos nucleicos esenciales para la vida.  Ambos son polímeros formados por nucleótidos, pero difieren en su estructura y función.  El ADN almacena la información genética, mientras que el ARN participa en la expresión de esa información.

COMPOSICION Y ESTRUCTURA:

 ADN: El portador de la información genética

 El ADN es una molécula compleja que contiene las instrucciones genéticas para el desarrollo, funcionamiento y reproducción de todos los seres vivos y algunos virus.  Se presenta como una doble hélice, formada por dos cadenas de nucleótidos unidas entre sí por puentes de hidrógeno.  Cada nucleótido está compuesto por un azúcar (desoxirribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y timina (T).  La secuencia de estas bases determina la información genética .

 El ADN se encuentra principalmente en el núcleo de las células eucariotas, empaquetado en estructuras llamadas cromosomas.  Su capacidad para replicarse, o crear copias exactas de sí mismo, es crucial para la transmisión de la información genética a las células hijas durante la división celular .

 ARN: El intermediario en la expresión genética

El ARN es una molécula generalmente monocatenaria (de una sola cadena) formada por un azúcar (ribosa), un grupo fosfato y una base nitrogenada: adenina (A), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U).  A diferencia del ADN, el ARN no almacena información genética a largo plazo, sino que participa en su expresión .

Existen diferentes tipos de ARN, cada uno con una función específica:

 ARN mensajero (ARNm): Transporta la información genética del ADN a los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas.

ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas, las estructuras celulares que catalizan la síntesis de proteínas.

ARN de transferencia (ARNt): Transporta los aminoácidos a los ribosomas para la síntesis de proteínas.

Tanto el ADN como el ARN son polímeros compuestos por nucleótidos.

Funciones:

 ADN: Almacena la información genética a largo plazo. Contiene los genes, que son secuencias de ADN que codifican para proteínas o ARN funcionales. Su función principal es la replicación, para transmitir la información genética a las células hijas durante la división celular.

ARN: Participa en la expresión de la información genética codificada en el ADN. Existen diferentes tipos de ARN, cada uno con una función específica:

ARN mensajero (ARNm): Transporta la información genética del ADN a los ribosomas.

ARN ribosómico (ARNr): Forma parte de los ribosomas, donde se sintetizan las proteínas.

ARN de transferencia (ARNt): Transporta aminoácidos a los ribosomas durante la síntesis de proteínas.

 Organización en la célula:

 ADN: En las células eucariotas, el ADN se encuentra principalmente en el núcleo, organizado en cromosomas. En las células procariotas, el ADN se encuentra en el citoplasma, en una región llamada nucleoide.

ARN: Se sintetiza en el núcleo (en eucariotas) y luego se traslada al citoplasma, donde participa en la síntesis de proteínas. Los diferentes tipos de ARN se localizan en diferentes compartimentos celulares.

 Se entiende por herencia a la suma de los procesos mediante los cuales las características físicas, bioquímicas o morfológicas de los seres vivos son transmitidas de progenitores a descendientes. Las bases de la herencia se encuentran en unos componentes del núcleo celular denominados genes, que están formados por ADN. Cada gen es portador de una característica hereditaria, por ejemplo: color de ojos, forma del esqueleto, etc. Para una misma característica, cada ser vivo posee información que procede de dos genes: uno heredado del padre y el otro de la madre. Estos dos genes que informan sobre una misma característica se llaman alelos. 

Estos pueden ser:  

• Homocigoto: Cuando sus alelos son iguales en un mismo gen. Se pueden representar con letras AA o aa

• Heterocigoto: Alelos diferentes en un mismo gen. Se pueden representar con letras Aa 

Un gen dominante es aquel que se expresa, aunque solo esté presente en una copia, mientras que un gen recesivo necesita dos copias para manifestarse. Si se hereda un alelo dominante y uno recesivo, el dominante es el que determinará el rasgo. 

• Ley de la uniformidad: Cada individuo tiene dos genes(alelos) para cada característica, pero solo uno a su descendencia (el más dominante) 

• Ley de la segregación: Los alelos se separan de forma que cada gameto contiene solo un alelo de cada par. 

• Ley de distribución independiente: Los genes para diferentes características se heredan de manera independiente unos de otros