Ciclo Celular

CICLO CELULAR

El ciclo celular consiste en un intervalo de biosíntesis y crecimiento activos durante el cual la célula duplicada su masa y su contenido, seguido por un episodio relativamente breve de división nuclear que suele ir acompañado por la división de citoplasma y la formación de una nueva frontera o límite para separar los núcleos y el citoplasma en un par de células hijas, Los asombrosos eventos de la división nuclear o mitosis y de la división de la célula por citocinesis han sido bien conocidos durante 100 años gracias a los estudios microscópicos. La mayoría de las actividades que caracterizan la fase de crecimiento entre las divisiones mitóticas, llamada interfase, solo se han estudiado en las últimas décadas. Empleando métodos nuevos y más complejos se han obtenido conocimientos considerables sobre los principales procesos que ocurren en tiempos variados durante la interfase y sobre la forma en que es regulado el ciclo celular. En algunos casos han sido útiles los estudios de las células que presentan una o más variaciones sobre los temas básicos de un ciclo celular típico. Se han logrado avances en la definición de los controles genéticos y bioquímicos sobre los eventos del ciclo celular.

Interfase.

La interfase es un estadio de gran actividad metabólica en el cual los genes entran en acción y se produce la duplicación del ADN y de sus proteínas asociadas. Durante ella se observa el material genético disperso por el nucleo de la célula, constituyendo la cromatina, Comprende la fase G1 o espacio 1, S y G2 o espacio 2.

Mediante la coloración de Feulgen y, fundamentalmente, mediante métodos de autorradiografia, que permiten determinar específicamente el periodo exacto en el que las células están sintetizando ADN, se demostró que la fase S es el único momento en el que la célula duplica material genético.

En la fase G1 que precede a la S, y en la fase G2, que la sigue, no hay síntesis de ADN, pero sí de los materiales necesarios para el crecimiento celular. Esto implica que la cantidad de ADN varía a lo largo de todo el ciclo celular de modo que:

 En la fase G1 no hay síntesis de ADN, pero si puede haber reparación de ADN dañado.

 En la fase S hay duplicación del ADN y síntesis de proteínas histónicas

 ; por tanto, se forman dos copias idénticas del ADN que existía en G1, procedente de la división mitótica.

 En la fase G2 ya hay dos copias del ADN, al igual que en G1 hay reparación del ADN dañado y síntesis de proteínas necesarias para el Periodo M (mitosis). A partir de G2 se produce de nuevo la mitosis y, por consiguiente, la separación de una copia de ADN a cada célula hija.

Fase G1.

La fase G1 es aquella con la que comienza la interfase, en la que las células, en la división celular, han reducido a la mitad de su material.

Se caracteriza porque:

- Comienzan la biosíntesis de los materiales (ARN y proteínas]

- El tiempo de duración es muy diferente de unas células a otras. Hay células que pueden mantenerse en esta fase días e, incluso, años.

- Cuando las células se detienen en esta fase, se denominan punto R o punto de restricción,

Fase S.

Tras la fase G1, comienza la fase S, en la cual:

 Tienen lugar la síntesis y replicación del ADN.

 Para que se inicie dicha síntesis, es necesaria la duplicación del centriolo o del cuerpo polar del huso.

 Finaliza cuando el contenido del ADN se ha duplicado y los cromosomas se han replicado. Cada cromosoma está constituido ahora por dos cromatidas hermanas idénticas.

Fase G2

La fase G2 es la premitotica y sucede cuando finaliza la fase de síntesis. Se caracteriza por:

 Existir biosíntesis de moléculas diversas.

 Preparar a las células para la mitosis, debido a la existencia de factores que no aparecen en las otras fases intermedias.

Al final de la misma se origina la desintegración de la envoltura nuclear.

La duración de la interfase es muy variable de unas células a otras. La fase G1 puede desaparecer en las células de crecimiento muy rápido, como son las células embrionarias, o bien, tener un periodo muy largo. La fase S y G2 suelen tener una duración constante en cualquier tipo celular.

La duración de las fases varía de unas células a otras. La fase G1, es la más variable, mientras que las fases S y G2 son constantes.

En algunas células, el ciclo celular se detiene en fase G0, no en G1. Este hecho es debido a que las células no están preparadas para la replicación del ADN, ya que no contienen las moléculas necesarias que permiten a la célula continuar su ciclo proliferativo. En estos casos se dice que la célula está en estado quiescente.

Las células de crecimiento rápido puede, incluso, desaparecer la fase G1, como ocurre en el ovulo fecundado y en las células embrionarias.

Diversos estudios realizados sobre células en cultivo han demostrado la incidencia que tienen los factores ambientales sobre el control de quiescencia o proliferación de las células.

El control del ciclo celular

Un aspecto fundamental, que solo recientemente se ha empezado a esclarecer, es el sistema de control que coordina el ciclo celular en su totalidad.

El sistema de control del ciclo celular funciona como el de una lavadora automática: paso a paso va superando etapas. Al igual que una lavadora pasa de la introducción de agua y detergente, al lavado, aclarado y centrifugado, en una célula existe un dispositivo bioquímico que actúa como un controlador central desencadenando una secuencia de etapas específicas que duplican y dividen el contenido de la célula.

La base del sistema de control está formada por dos clases de proteínas: proteínas quinasas dependientes de ciclina (Cdk) y unas proteínas activadoras llamadas ciclinas.

Las proteínas quinasa y ciclinas actúan en unos puntos de control, situados en determinados momentos del ciclo celular, activando o desactivando la progresión del ciclo, dependiendo de ciertas señales activadoras o inhibidoras.

Los puntos de control más importantes son dos: uno se encuentra al final del G1, justo antes de entrar en S; y el otro en G2, al comenzar la mitosis un tercer punto de control menos importante tiene lugar en la metafase.

Si la celula no recibe señales internas o externas inhibidoras, al final del G1 la proteína Cdk se ensambla con la ciclina G1 formando una quinasa de inicio que pone en marcha el mecanismo de replicación del ADN. Posteriormente si siguen sin recibirse señales inhibidoras, una ciclina mitótica se acopla al Cdk formando un factor promotor de la fase M que desencadena los procesos que impulsan la celula hacia la mitosis.

El esquema de control del ciclo celular se conoce bien en levaduras. En las células los animales existen algunos detalles no suficientemente aclarados, pero básicamente de un modo similar al de las levaduras, aunque intervienen diferentes tipos de ciclina y de proteínas Cdk.

En cualquier caso, el sistema de control del ciclo celular actua en respuesta a ciertas señales internas y externas. En los organismos pluricelulares, las células necesitan además recibir señales positivas especificas procedentes de otras células. Básicamente estas señales son diversos factores de crecimiento.

MITOSIS

La mitosis es un proceso de división nuclear que consiste en una secuencia continua de eventos dividida por conveniencia en cinco etapas: profase (pro: antes), prometafase, metafase (meta: entre), anafase (ana: atrás) y telofase (telo: final). Las características morfológicas principales de la mitosis implican condensación cromosomatica, formación del huso y alineación de los cromosomas en el ecuador de este, separación de cromosomas hermanos replicados y desplazamiento de estos a los polos opuestos de la célula, y reorganización nuclear.

Etapas de la mitosis:

El primer signo visible de la mitosis es la condensación de los cromosomas, lo cual marca el principio de la profase.

La profase dura la mitad de la mitosis, una fase que se caracteriza por diversas actividades esenciales. Uno de los hechos más tempranos de la profase en todas las células animales es la migración de dos pares de centriolos hacia extremos apuestos de la celula. Estas estructuras se encuentran próximas a la envoltura nuclear, en una zona del citoplasma diferenciado denominado centrosoma, Se cree que cada par de centriolos consta de una unidad madura y un centriolo más pequeño recién formado.

La dirección de la migración de los centriolos es tal que se establecen dos polos en extremos opuestos de la célula. Una vez han migrado, los centriolos son responsables de la organización de los microtubulos citoplasmáticos, lo que da lugar a un eje, a lo largo del cual se produce la separación de los cromosomas. Es interesante advertir que en la mayor parte de las células vegetales, de los hongos y en ciertas algas, parece que no hay centriolos. Sin embargo, en la mitosis se ven muy bien las fibras del huso. Por ello se puede decir que los cetriolos no son las únicas estructuras responsables de la organización de las fibras del huso.

A medida que los centriolos migran, la envoltura nuclear comienza a descomponerse y desaparecer gradualmente. De igual manera,

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