CICLO CELULAR I
La reproducción celular es un proceso básico en el desarrollo y mantenimiento de la vida.
La mayoría de las células poseen la capacidad de reproducirse mediante división en dos células hijas, que a su vez crecen y se dividen repitiendo a lo largo del tiempo, sucesivos ciclos de crecimiento y división.
ETAPAS DEL CICLO CELULAR
El ciclo celular es una secuencia de acontecimientos mediante los cuales, una célula origina dos células hijas que reciben la misma información genética (en condiciones normales).
En el ciclo celular tienen lugar cuatro procesos coordinados y regulados:
- crecimiento celular
- replicación del ADN (duplicación cromatídica)
- reparto equitativo del material hereditario
- división citoplasmática.
En eucariotas, el ciclo celular se divide en dos etapas: interfase y fase de división celular
Ciclo celular
Interfase
Durante este periodo la célula posee su actividad metabólica normal. La mayoría de las células pasan la parte más extensa de su vida en interfase, durante la cual duplican su tamaño y el contenido cromosómico.
En la interfase, el ADN se encuentran en forma de fibras de cromatina, se produce el crecimiento celular y la duplicación del ADN; de esta manera se prepara a la célula para la etapa de mitosis y división celular.
El ritmo de crecimiento celular es continuo durante toda la interfase, en la que el tamaño celular normalmente se duplica.
El ADN solo se duplica en una etapa de la interfase. Precisamente este periodo de síntesis del ADN subdivide a la interfase en tres fases:
Fase G1 (gap 1):Corresponde al intervalo (gap) entre el final de la fase M (fase de mitosis) y el comienzo de la replicación del ADN.
En esta etapa, la célula crece, hay síntesis de proteínas, etc
Si pudiéramos ver los cromosomas en G1 (que no se pueden ver porque el ADN esta en forma de cromatina) se encontrarían en estado de una sola cromátida.
Fase S (síntesis):
Durante este periodo tiene lugar la replicación del ADN, y como consecuencia, el ADN se duplica.
Tras la fase S, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio de la interfase (si pudiéramos ver los cromosomas, en esta fase estarían formados por dos cromátidas idénticas).
Los centriolos se duplican también en esta fase.
Fase G2 (gap 2)
Es el periodo comprendido entre la fase de síntesis y el inicio de una nueva mitosis (fase M).
Durante esta fase, la célula sigue creciendo y continúan sintetizándose las proteínas necesarias para la mitosis (si pudiéramos ver los cromosomas, mantendrían el estado de dos cromátidas durante toda la fase G2).
La sintesis de ARNm para la fabricación de proteínas tiene lugar en todos los periodos de la interfase.
Fase de División celular (M)
En la mitosis se produce la separación de las cromátidas hermanas; la fase culmina generalmente con la división del citoplasma o citocinesis. Al proceso entero se le denomina división celular mitótica.
Así la reproducción celular comprende dos procesos, por una parte una duplicación y posterior separación del material genético de la célula materna en dos juegos (mitosis) y finalmente división del citoplasma (citocinesis).
REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR
Existen unos puntos de control que coordinan y regulan el paso de una etapa del ciclo celular a la siguiente.
Puntos de control del ciclo celular
Hay varios puntos de control, pero los tres más importantes son::
- Paso de G1 a S (punto de control G1): este punto de control se sitúa al final de la etapa G1. Fue descrito por primera vez en la levadura Saccharomyces cervisiae y se le designó con el nombre de start o punto de restricción.
Superar ese punto depende del tamaño celular y de la presencia de factores de crecimiento extracelulares.
En presencia de esos factores, las células lo rebasan y prosiguen su ciclo celular S.
Si no existen estos factores de crecimiento en la fase G1, la célula entrará en un periodo de reposo denominado G0, en el que puede permanecer más o menos tiempo e incluso, el resto de su vida.
Un ejemplo son los fibroblastos de la dermis que permanecen en el estado G0 hasta que son estimulados por factores de crecimiento liberados por las plaquetas, a dividirse para reparar una herida.
Otro ejemplo son las neuronas que permanecen en el estado G0 indefinidamente (han perdido su capacidad de división).
Ciclo celular y entrada de la célula en periodo G0
El punto de control en G1 es además, una medida para evitar que el ciclo celular progrese si se detectan errores en el ADN, pues no se permite el paso a la etapa S hasta que estos hayan sido reparados.
En el momento que se supera el punto de control G1, sucede la fase S y prosigue el ciclo celular.
- Paso de G2 a M (Punto de control G2): Este punto de regulación es menos frecuente y es característico de los ovocitos, que pueden permanecer en G2 durante mucho tiempo, hasta que son estimulados hormonalmente a entrar en la fase M.El punto de control en G2 sirve además para evitar que se inicie la mitosis en el caso de que el ADN esté dañado o no haya sido replicado correctamente. El paro en G2 da tiempo para que se corrijan los errores o daños en el ADN.
- Punto de control en M (Punto de control de metafase): este punto de control detiene la mitosis si el huso mitótico no está bien conformado o los cromosomas no están correctamente alineados en él.
ver animación regulación ciclo celular
Las moléculas que regulan el ciclo celular se denominan ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas.
Los descubridores de las ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas, que regulan el ciclo celular, fueron galardonados con los premios Nóbel de Fisiología y Medicina en 2001
La muerte celular programada: apoptosisLas celulas no son inmortales y tras un cierto número de ciclos celulares se produce su muerte celular programada o apoptosis.
Se trata de un mecanismo fisiológico de muerte celular normal regulado genéticamente que resulta imprescindible en el desarrollo embrionario y en el mantenimiento de los tejidos adultos.
Durante el desarrollo embrionario, la muerte celular programada representa un papel clave ya que elimina las células innecesarias:
- elimina los tejidos que dejan de ser necesarios en el caso de la metamorfosis de insectos y anfibios
- elimina las neuronas que no logran realizar sinapsis en la formación del tejido nervioso
- elimina el tejido interdigital que se forma en pies y manos en el embrión
Eliminación del tejido interdigital
Gracias también a la apoptosis, en los organismos adultos se mantiene equilibrado el número de células de los tejidos que realizan un continuo recambio celular y se eliminan las células alteradas, potencialmente peligrosas, como aquellas que han sido infectadas por virus, presentan lesiones en el ADN o son portadoras de mutaciones cancerosas.
En el proceso de apoptosis, el ADN cromosómico linker que une los nucleosomas se fragmenta, los trozos de cromatina resultantes se apelotonan y el núcleo se disgrega en pequeños trozos. Finalmente la célula se encoje y se fragmenta en pedazos rodeados de membrana, los denominados cuerpos apoptóticos.
En este proceso interviene una familia de proteasas (enzimas) conocidas como caspasas (cisteinil-aspartato proteasas).
Etapas de la apoptosis
Algunas células del sistema inmunitario inducen la apoptosis en las células tumorales
Fallos en los procesos mediados por estas enzimas son algunos de los principales responsables del desarrollo de tumores y enfermedades autoinmunitarias.
Cuando las células normales se lesionan o envejecen, mueren por apoptosis,
pero las células cancerosas la evitan.
ver animación como bloquean la división celular los genes supresores de tumores
ver otro vídeo apoptosis (con más información)
