Ciclo Celular

REPRODUCCION CELULAR

Toda célula proviene de otra célula. Ya que una de las características fundamentales principal de la célula es la reproducción; por tanto, como proceso es esencial para la existencia de vida en nuestro Planeta.

Nuestro organismo para sobrevivir debe ser capaz de sustituir sus células lesionadas o muertas y de reparar los tejidos. La proliferación celular puede ser estimulada por fenómenos como las lesiones, la muerte celular y la deformación mecánica de los tejidos, pero a su vez, esta multiplicación celular está regulada mayormente por factores de naturaleza química; lo que demuestra que si existe un exceso de agentes estimuladores o un déficit de inhibidores se produce dicha multiplicación.

Los factores de crecimiento inducen la proliferación celular

Tabla 11.1 Factores de crecimiento que inducen la proliferación celular

Factores de crecimiento Sigla

• Factor de crecimiento epidérmico

• Factor transformador del crecimiento α EGF

TGF α

• Factor de crecimiento derivado de las plaquetas PDGF

• Factor de crecimiento de los fibroblastos FGF

• Factor transformador de crecimiento β TGF β

• Factores del crecimiento del endotelio vascular VEGF

• Angiopoyetinas Ang.

• Factores de crecimiento parecidos a la insulina IGF

• Factores de crecimiento de los hepatocitos HGF

• Factores de crecimiento del tejido conectivo CTGF

• Factores estimulantes de la colonias mieloides CSF

• Citocinas

• Interleucinas

• Factor de necrosis tumoral

• Interferones α, β

TNF

• Factor de crecimiento nervioso NGF

modificando la expresión de ciertos genes (protooncogenes) que actúan sobre las vías reguladoras del crecimiento normal, en caso contrario los protooncogenes convertidos en oncogenes favorecen el crecimiento celular anormal incontrolable, el cáncer (Tabla 11.1).

Cada ciclo de crecimiento y división celular corresponde a un ciclo celular, es decir, el ciclo celular es el proceso que transcurre desde el inicio de la división hasta el comienzo de la siguiente división o es la alternancia de mitosis e interfase (Jorde y col. 1996) (Fig. 11.1).

Fig. 11.1 Ciclo Celular hipotético en una célula eucariota con 2 cromosomas.

CICLO CELULAR

Es el ciclo vital de procitos y eucitos; en procariotos es su ciclo de vida.

División celular en procariotos.

En las bacterias la división celular es más sencilla y rápida, debido a que no tienen núcleo y solo un cromosoma circular único, unido a la membrana plasmática durante y después de la replicación; es así, que en la Escherichia coli, el ciclo celular puede durar unos 20 minutos (Fig. 11.2),

Fig. 11.2 División celular en procariotos.

las dos nuevas moléculas de ADN se separan por el crecimiento celular, hasta que su pared celular y el plasmalema crecen entre ellas, dividiendo a la célula en dos por simple bipartición, debido a que este tipo de célula no tiene organelas, la división que sucede es más que suficiente para repartir equitativamente el material genético y los contenido citoplasmáticos entre las células hijas.

Ciclo celular en células eucarióticas.

El ciclo celular en los eucariotos multicelulares es sólo parte de su vida; es decir, comprende un período de interfase y otro de división celular, que puede ser mitótica, meiótica y citocinesis.

El núcleo es uno de los factores que dirigen la división, en consecuencia, los hematíes de nuestra sangre por no tener núcleo no pueden reproducirse por mitosis.

Este tipo de células; durante la interfase crecen y durante la fase M el crecimiento se detiene. Primero se divide el núcleo y después el citoplasma, la replicación del ADN está limitada a la parte de la interfase conocida como fase S. Las cuatro fases sucesivas del ciclo celular normal de una célula eucariota se aprecia en la siguiente figura, según Alberts (1999 ) (Fig. 11.1)

Los cambios en el contenido cromatínico (c ) de ADN en el ciclo celular se puede apreciar en la siguiente figura 11.3

Fig. 11.3 Ciclo celular cambios en el contenido cromatínico (C) de ADN

Para una mejor comprensión del ciclo celular, en vista que el ciclo celular varía mucho de un tipo de célula a otro (Tabla 11.2), debido a una serie de factores como el pH, nutrientes, tipo de célula y la temperatura, se tomará como tipo a una célula de mamífero con un promedio de división de unas 24 horas.

Tabla 11.2 Duración de algunos ciclos celulares eucariotas

Tipo de célula Duración del ciclo celular

Células (en embrión temprano de rana)

Células de levadura

Células epiteliales revestimiento pulmón

Enterocitos del intestino delgado

Fibroblastos de mamíferos(cultivo)

Hepatocitos de humano 30 minutos

1,5 – 3 horas

10 horas

12 horas

20 horas

1 año

Clásicamente el ciclo celular o ciclo reproductor de una célula eucariota comprende cuatro fases : Fase M, G1, S y G2. (Fig. 11.4)

Fig. 11.4 Ciclo celular en célula eucariota con sus 4 fases.

Interfase o Período de no división: Comprende a las fases: G1, S y G2.

Es una etapa de duración muy larga respecto a la fase M, abarcando el 90% aproximadamente del ciclo celular, pero para llevarse a cabo, es necesario la presencia de núcleo y de membrana celular (Fig. 11.5).

Fig. 11.5 Célula eucariota en interfase

Este período es muy variable y no es visible al microscopio compuesto. La célula lleva a cabo una serie de acciones metabólicas, por lo, que no es una fase de reposo y sucede entre dos divisiones celulares sucesivas por lo que se considera un período intermitótico.

Según, Alberts (1999), “aparece en forma engañosa, como un interludio, sin incidentes durante la cuál, la célula simplemente aumenta de tamaño”.

En esta etapa la célula hija recupera su contenido normal de ADN, aumenta de tamaño y duplica sus organelos; es decir, la célula replica su ADN, adquiere nutrimentos del medio, sintetiza ARN y tiene una intensa actividad metabólica - no está en reposo -.

Posee mecanismos que controlan el paso de las células por cada etapa o período de la interfase y son de dos clases: 1) Una cascada de vías de fosforilación de las proteínas, en donde intervienen las proteínas denominadas ciclinas (A, B y E principalmente), las cuales para realizar sus funciones forman complejos con un grupo de proteínas denominadas cinasas dependientes de las ciclinas (Cdk), así por ej., la función de la ciclina B/Cdk1(fosforilada), controla el paso de la fase G2 a la fase M, y 2) una serie de puntos de control, que vigilan la ejecución completa de los fenómenos moleculares y, si es necesario, retrasan el paso a la fase siguiente del ciclo.

Los complejos activos de Cdk son regulados por inhibidores de las Cdk, estos inhibidores controlan el ciclo celular equilibrando la actividad de las Cdk, pero, las variaciones en la contracción de estos inhibidores, como sucede en algunos tumores o en células envejecidas, alteran el recorrido normal o lo largo del ciclo celular.

. En este período la célula transcurre la mayor parte de su vida y es muy variable, puede durar horas, día (s), mes (es), año (s) o nunca más suceder, p. ej., en las neuronas.

Período G1 (Gap 1) o Presíntesis.

Características:

* Se extiende desde la finalización de una división celular que acaba de concluir hasta el inició del período S, es decir, ocurre entre el final de la mitosis y es la etapa previa a la replicación del ADN.

* En este período ocurren varias actividades metabólicas biosintéticas, como síntesis, secreción de hormonas, contracción, conducción y endocitosis, hay síntesis de proteínas (enzimas, histonas, etc.), ARN pero no ADN.

* Las células que producen ciclinas y cinasas llegan al punto R (restricción) que posee controles, pero las que no producen dichas proteínas apropiadas no llegan al punto de restricción, por lo que son incapaces de progresar y pasar al período S, por lo tanto, pasan al período Go.

* En este período de intervalo (GAP = intervalo), la célula tiene mitad de contenido de ADN de las que están en la fase G2, pero siempre es 2n; asimismo, la célula crece y hay formación de nuevas organelas, hay migración de enzimas al núcleo, formándose el complejo multienzimático, es por eso, que en este período los agentes inhibidores o mutágenos pueden afectar a la célula.

* Este período es muy variable, puede durar horas, días, meses y hasta años; sucede la mayor parte de la variabilidad de la interfase; es un período de evaluación interna. Si la evaluación es positiva, la célula pasa al siguiente período (S), pero si sucede todo lo contrario, la célula pasar al período Go (ej., células quiescentes) o nunca más podrá dividirse (ej., células permanentes). En células cultivadas de mamífero tiene un duración promedio de cinco horas.

* En este período los nucleolos se restablecen y en las células animales

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