Ciclo Celular

El ciclo celular es un ciclo de etapas por las que las células pasan para poder dividirse y producir nuevas células. A veces se le llama «ciclo de división celular» por esta razón. Las nuevas células nacen a través de la división de su célula «madre», produciendo dos células «hijas» a partir de una sola célula «madre».

Características del Ciclo Celular

Las células hijas comienzan la vida a pequeña escala, conteniendo sólo la mitad del citoplasma de la célula madre y sólo una copia del ADN que es el «plan» o «código fuente» de la célula para la supervivencia.

ciclo celular caracteristicas e informacion

Para poder dividirse y producir «células hijas» propias, las células recién nacidas deben crecer y producir más copias de la maquinaria celular vital, incluido su ADN.

Las dos partes principales del ciclo celular son la mitosis y la interfase.

Mitosis

La mitosis es la fase de la división celular, durante la cual una «célula madre» se divide para crear dos «células hijas».

La parte más larga del ciclo celular se denomina «interfase», es decir, la fase de crecimiento y replicación del ADN entre las divisiones celulares mitóticas.

Tanto la mitosis como la interfase se dividen en subfases más pequeñas que necesitan ser ejecutadas para que la división, el crecimiento y el desarrollo celular se desarrollen sin problemas. Aquí nos centraremos en la interfase, ya que las fases de la mitosis han sido tratadas en nuestro artículo «Mitosis».

Interfase

La interfase consiste en al menos tres etapas distintas durante las cuales la célula crece, produce nuevos orgánulos, replica su ADN y finalmente se divide.

Sólo después de que la célula haya crecido mediante la absorción de nutrientes y copiado su ADN y otra maquinaria celular esencial, puede esta «célula hija» dividirse, convirtiéndose en «madre» de dos «células hijas» por sí misma.

Ciclo celular en diferentes organismos

Este ciclo celular es utilizado por todas las células eucariotas para producir nuevas células. Las células procarióticas, como las bacterias, usan un proceso llamado «fisión binaria».

Para algunos eucariotas unicelulares, el ciclo celular es el mismo que el ciclo reproductivo. Sus «células hijas» son organismos independientes que se reproducen a través de la mitosis.

En otros organismos, el ciclo celular se utiliza para el crecimiento y desarrollo de un solo organismo, mientras que otros métodos se utilizan para reproducir el organismo.

Los animales y algunas plantas, por ejemplo, crean nuevas crías a través de un proceso de reproducción sexual que implica la creación y combinación de células sexuales especiales.

Pero los animales y las plantas todavía usan el ciclo celular para producir nuevas células dentro de sus tejidos. Esto permite que estos organismos multicelulares crezcan y se curen a lo largo de su vida.

Función del ciclo celular

Debido a que las células se reproducen por división, las nuevas células «hijas» son más pequeñas que sus células madre, y pueden heredar el mínimo de maquinaria celular que necesitan para sobrevivir.

Antes de que estas células hijas puedan dividirse para producir aún más células, necesitan crecer y reproducir su maquinaria celular.

La importancia del ciclo celular puede ser entendida haciendo matemáticas simples sobre la división celular. Si las células no crecieran entre divisiones, cada generación de células «hijas» sería sólo la mitad del tamaño de la generación madre. Esto se volvería insostenible muy rápidamente!

Para lograr este crecimiento y prepararse para la división celular, las células dividen sus actividades metabólicas en distintas fases de la Brecha 1, Síntesis, Brecha 2 entre las divisiones celulares.

El ciclo completo de división celular se discutirá a continuación.

Fases del ciclo celular

Detallaremos a continuación todas las etapas por las que transcurre el ciclo de las células

ciclo celular propiedades

Mitosis

Comencemos este ciclo celular con «nacimiento».

Durante la mitosis, la célula «madre» pasa por una serie de pasos complejos para asegurar que cada célula «hija» obtenga los materiales que necesita para sobrevivir, incluyendo una copia de cada cromosoma. Una vez que los materiales están correctamente clasificados, la célula «madre» se divide por el centro, pellizcando su membrana en dos.

Puede leer más sobre los pasos detallados de la mitosis y cómo una célula madre se asegura de que sus células hijas hereden lo que necesitan para sobrevivir en nuestro artículo sobre la mitosis (https://biologydictionary.net/mitosis/).

Cada una de las nuevas «hijas» son ahora células vivas independientes. Pero son pequeños y sólo tienen una copia de su material genético.

Esto significa que no pueden dividirse para producir sus propias «hijas» de inmediato. En primer lugar, deben pasar a través de la «interfase», la fase entre divisiones, que consta de tres fases distintas.

G1 Fase

En la fase G1, la célula hija recién formada crece. Se dice que la «G» significa «hueco», ya que estas fases parecen para un observador externo con un microscopio de luz ser «huecos» relativamente inactivos en la actividad de la célula.

Sin embargo, dado lo que sabemos hoy en día, podría ser más exacto decir que la «G» significa «crecimiento», ya que las fases «G» son ráfagas de producción de proteínas y organelos, así como un aumento literal del tamaño de la célula.

Durante la primera fase de «crecimiento» o «gap», la célula produce muchos materiales esenciales como proteínas y ribosomas. Las células que dependen de orgánulos especializados como los cloroplastos y las mitocondrias también hacen mucho más de esos orgánulos durante la G1. El tamaño de la célula puede aumentar a medida que asimila más material de su entorno en su maquinaria de por vida.

Esto permite a la célula aumentar su producción de energía y su metabolismo general, preparándola para….

Fase S

Durante la fase S, la célula replica su ADN. La «S» significa «síntesis», es decir, la síntesis de nuevos cromosomas a partir de materias primas.

Esta es una operación muy intensiva en energía, ya que muchos nucleótidos necesitan ser sintetizados. Muchas células eucariotas tienen docenas de cromosomas -muchas masas de ADN- que deben ser copiadas.

La producción de otras sustancias y orgánulos se ralentiza enormemente durante este tiempo, ya que la célula se centra en la replicación de todo su genoma.

Cuando se completa la fase S, la célula tendrá dos juegos completos de su material genético. Esto es crucial para la división celular, ya que asegura que ambas células hijas puedan recibir una copia del «plan» que necesitan para sobrevivir y reproducirse.

Sin embargo, la replicación de su ADN puede dejar a la célula un poco agotada. Por eso tiene que pasar por….

Fase G2

Al igual que la primera fase «gap» del ciclo celular, la fase G2 se caracteriza por una gran producción de proteínas.

Durante G2, muchas células también verifican que ambas copias de su ADN estén correctas e intactas. Si se encuentra que el ADN de una célula está dañado, puede fallar su «punto de control G2/M» – así llamado porque este «punto de control» ocurre al final de la fase G2, justo entre G2 y «fase M» o «Mitosis».

Este «punto de control G2/M» es una medida de seguridad muy importante para organismos multicelulares como los animales. Los cánceres, que pueden resultar en la muerte de todo el organismo, pueden ocurrir cuando las células con ADN dañado se reproducen. Al verificar si el ADN de una célula ha sido dañado inmediatamente antes de la replicación, los animales y algunos otros organismos reducen el riesgo de cáncer.

Curiosamente, algunos organismos pueden omitir el G2 por completo y pasar directamente a la mitosis después de que el ADN se sintetiza durante la fase S. La mayoría de los organismos, sin embargo, encuentran más seguro el uso de G2 y su punto de control asociado!

Si se supera el punto de control G2/M, el ciclo de la célula comienza de nuevo. La célula se divide a través de la mitosis, y nuevas células hijas comienzan el ciclo que las llevará a través de las fases G1, S y G2 para producir nuevas células hijas propias.

Un camino alternativo: G0 Fase

Después de nacer a través de la mitosis, algunas células no están destinadas a dividirse para producir células hijas.

Las neuronas, por ejemplo, las células nerviosas animales, no se dividen. Sus «células madre» son células madre, y las células neuronales «hijas» están programadas para no pasar por el ciclo celular porque el crecimiento neuronal incontrolado y la división celular podrían ser muy peligrosos para el organismo.

Así que en vez de entrar en la fase G1 después de haber «nacido», las neuronas entran en una fase que los científicos llaman «fase G0». Este es un estado metabólico destinado sólo a mantener la célula hija, no a prepararse para la división celular.

Las neuronas y otros tipos de células no divisorias pueden pasar toda su vida en la fase G0, realizando su función para todo el organismo sin dividirse o reproducirse.

Regulación del ciclo celular

Es muy importante para la supervivencia de las células y los organismos que el ciclo celular sea regulado.

Los organismos deben ser capaces de detener la división celular cuando la célula en cuestión está dañada, o cuando no hay suficientes alimentos para apoyar el nuevo crecimiento; también deben ser capaces de iniciar la división celular cuando se necesita el crecimiento o la cicatrización de la herida.

Para lograr esto, las células utilizan una variedad de «cascadas de señales» químicas donde múltiples eslabones en una cadena crean efectos complejos basados en señales simples.

En estas cascadas reguladoras, una sola proteína puede cambiar la función de muchas otras proteínas, provocando cambios generalizados en el funcionamiento o incluso en la estructura de la célula.

Esto permite que estas proteínas, como las ciclinas y las quinasas dependientes de la ciclina, actúen como «puntos de parada». Si las ciclinas o las quinasas dependientes de la ciclina no dan el visto bueno, la célula no puede progresar a las etapas subsiguientes del ciclo celular.

Ejemplos de Ciclo Celular

Aquí discutiremos ejemplos comunes de cómo las células regulan sus ciclos celulares, usando una compleja cascada de moléculas de señal, enzimas activadoras de proteínas y moléculas destructoras de señales.

p53

La p53 es una proteína conocida por los científicos por su papel en detener la reproducción de las células con daños graves en el ADN.

Cuando el ADN está dañado, la p53 trabaja con las proteínas cinasas dependientes de la ciclina y otras proteínas para iniciar las funciones de reparación y protección, y también puede impedir que la célula entre en la mitosis, lo que garantiza que las células con daño en el ADN no se reproduzcan.

Ciclinas

Las ciclinas son un grupo de proteínas que se producen en diferentes puntos del ciclo celular. Hay ciclinas únicas en la mayoría de las fases del ciclo celular – ciclinas G1, ciclinas G1 /S que regulan la transición de G1 a ciclinas S, S y M que regulan el progreso a través de las etapas de la mitosis.

La mayoría de las ciclinas se encuentran en la célula en concentraciones muy bajas durante otras fases del ciclo celular, pero luego aumentan repentinamente cuando son necesarias para dar luz verde a la siguiente etapa del ciclo celular. Ciertos tipos de daño al ADN pueden impedir que estas ciclinas parezcan hacer avanzar el ciclo celular, o pueden impedir que activen sus proteínas cinasas dependientes de la ciclina.

Algunas otras, como las ciclinas G1, permanecen altas como una señal constante de «seguir adelante» desde G1 hasta la mitosis.

Proteína Cinasas dependientes de la Ciclina

Las ciclinasas de la célula finalmente hacen su trabajo al interactuar con las Proteínas Cinasas Dependientes de la Ciclina – es decir, las cinasas que activan ciertas enzimas y proteínas cuando se unen a una ciclina. Esto permite que las ciclinas funcionen como la señal «go» para muchos cambios en la actividad celular que ocurren a lo largo del ciclo celular.

Las proteínas cinasas son un conjunto especial de enzimas que «activan» otras enzimas y proteínas fijando grupos de fosfato en ellas. Cuando una enzima u otra proteína es «activada» por una cinasa, su comportamiento cambia hasta que vuelve a su forma inactivada.

El sistema por el cual una proteína cinasa puede cambiar las actividades de muchas otras proteínas permite que señales simples, como las ciclinas, produzcan cambios complejos en la actividad celular. Las proteínas quinasas dependientes de la señal se utilizan para coordinar muchas actividades celulares complejas.

Factor promotor de la maduración

Un ejemplo de una proteína cinasa en funcionamiento es el Factor Promotor de Maduración, o MPF. El MPF es una proteína cinasa que se activa mediante una ciclina M, lo que significa que se activa durante la mitosis.

Cuando el MPF se activa, a su vez activa varias proteínas diferentes en la envoltura nuclear de su célula huésped. Los cambios en estas proteínas resultan en la desintegración de la envoltura nuclear.

Esto es algo que sería muy peligroso en otros puntos del ciclo celular, pero que es necesario durante la mitosis para que los cromosomas puedan ser clasificados y asegurar que cada célula hija reciba una copia de cada cromosoma.

Si no aparecen ciclinas M, el MPF no se activa y la mitosis no puede avanzar. Este es un buen ejemplo de cómo las ciclinas y las quinasas dependientes de la ciclina trabajan juntas para coordinar – o detener – el ciclo celular.

Complejo promotor de anafase/ciclosoma

Ingeniosamente, la proteína quinasa MPF no sólo asegura que la envoltura nuclear se rompa durante la mitosis – también asegura que los niveles de MPF caerán después de que la envoltura nuclear se descomponga. Para ello, activa el complejo/ciclosoma que promueve la anafase, o «APC/C» para abreviar.

Como su nombre indica, el APC/C promueve el paso a la anafase, y una de las formas en que lo hace es descomponiendo el MPF, un mensajero de una fase anterior. Así que el MPF activa las mismas proteínas que lo destruyen.

La destrucción del MPF por el APC/C asegura que las acciones que el MPF promueve – como la desintegración de la envoltura nuclear – no se repitan hasta que la célula hija produzca más MPF después de pasar por la fase G1, la fase S y la fase G2.

Al activar el APC/C, el MPF se regula solo!

Dejar respuesta

Please enter your comment!
Please enter your name here