domingo, 4 de febrero de 2018

Ciclo celular

CICLO CELULAR

Introducción:
 Numerosos eventos en la naturaleza siguen un patrón cíclico recurrente. Los organismos vivientes no son una excepción; un ciclo común a la mayoría de los seres vivos es el ciclo celular. El ciclo celular es la secuencia de crecimiento y división de una célula, consta de una serie de actividades desde que la célula es formada hasta que se reproduce. En otras palabras, consiste en el crecimiento de una célula madre y su división en dos células hijas. 


Las células eucariontes no pueden simplemente dividirse en dos porque su ADN está contenido en su núcleo individual. Cierto que dividen su citoplasma en dos células hijas, pero sólo después que el ADN ha sido duplicado y empaquetado en más de un simple núcleo por medio de la mitosis o meiosis. En las células eucariotas, el problema de dividir exactamente el material genético es muy complejo por la serie de procesos que deben ocurrir para lograr este objetivo. La solución a este problema está dada por un conjunto de pasos llamado ciclo celular, el cual a su vez se divide en dos fases que son la interfase y la mitosis. A medida que la célula avanza en su ciclo, atraviesa estas etapas: La interfase y la división celular. 

⇨Interfase 

La interfase o período de crecimiento del ciclo de la célula. La mayor parte de su vida, la célula lo ocupa en llevar a cabo las actividades de la interfase. Durante la interfase, la célula crece y realiza su metabolismo; también durante este período se duplican los cromosomas como preparación para Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora BLOQUE 1 48 el siguiente paso de división. Dado que el ADN contiene las instrucciones maestras para la célula, es importante que las células nuevas tengan copias completas de ADN provenientes de las células madre. La replicación fiel de los cromosomas de las células madre logra la exactitud en la copia de las moléculas de ADN . Durante la interfase la célula aumenta su masa, duplica aproximadamente la cantidad de componentes del citoplasma y duplica su ADN . En la mayoría de las células ésta es la etapa más larga del ciclo. Cronológicamente se puede dividir la interfase en tres etapas G1 (intervalo, gap en inglés), S y G2.

⇨Telofase

Durante la telofase, los cromosomas se encuentran en los polos e inician un
proceso inverso de diferenciación, concluyendo con la formación de los
núcleos hijos. Reaparecen el nucléolo y una nueva membrana nuclear. El
huso desaparece. Se tiene al final dos núcleos con idéntica constitución
genética originados por la duplicación cromosómica.

⇨Anafase

Cuando los centrómeros se dividen y los cromosomas hijos comienzan a separarse, se ha iniciado la anafase. Los cromosomas emigran hacia los polos de la célula. Por la forma de “V” que toman los cromosomas mientras emigran, se supone que la fibra del huso de la cual están adheridos se va contrayendo y los hala hasta el polo celular.

⇨Metafase

Durante esta fase los cromosomas se localizan en el ecuador de la célula, distribuidos en un solo plano. Recordemos que estos cromosomas están formados, cada uno, por dos cromátidas que constituirán los cromosomas hijos; estos se adhieren a las fibras del huso por medio del centrómero. 

⇨Profase

Al inicio de la profase dentro del núcleo se hacen visibles las fibras de cromatina (ADN), las cuales se acortan y engruesan. Se puede observar que estas fibras son dobles, formadas por dos hilos de cromatina llamados cromátidas. Cada cromátidas está formada a su vez por dos filamentos. Conforme el proceso continúa, las cromátidas se hacen más cortas y gruesas. Al final de la profase las cromátidas se han  diferenciado como cromosomas.
A continuación te dejamos un video sobre las fases de la mitosis para comprender mas el tema :


Ciclo celular en procariotas

La estructura genética de los procariotas es diferente al de los eucariotas. Por lo general el ADN de los procariotas se encuentra almacenado en un único cromosoma circular que no está empaquetado de forma estricta.
El ciclo de vida de las bacterias inicia con la célula vegetativa, la cual puede ser un individuo flotando en una suspensión acuosa o estar atada a un grupo de bacterias unidas por una matriz extracelular en una bioplaca. Estas bacterias pueden experimentar dos ciclos, el ciclo asexual de bipartición o la esporulación.
·         Fisión binaria o bipartición:

Como una célula humana, una bacteria que se divide necesita copiar su ADN. A diferencia de las células humanas, que tienen cromosomas lineales múltiples (similares a barras) dentro de un núcleo limitado por una membrana, las células bacterianas generalmente tienen un solo cromosoma circular y siempre carecen de núcleo. Sin embargo, el cromosoma bacteriano se encuentra en una región especializada de la célula llamada nucleoide.
Las enzimas de replicación comienzan a copiar el ADN en un punto en el cromosoma llamado origen de replicación. El origen es la primera parte que se copiará del ADN. A medida que la replicación continúa, los dos orígenes se mueven hacia los extremos opuestos de la célula y tiran del resto del cromosoma junto con ellos. La célula también se alarga y aporta a la separación de los cromosomas recién formados.
La replicación continúa hasta que se copia el cromosoma entero y las enzimas de replicación se encuentran en el lado opuesto. Una vez que los cromosomas se han movido a los extremos opuestos y despejado el centro de la célula, puede ocurrir la división del citoplasma.

En este proceso, la membrana se hunde hacia adentro y se forma un septo, o nueva pared de división, en el centro de la célula. (Las bacterias tienen una pared celular, así que deben regenerar esta pared cuando experimentan división celular). Finalmente, el septo se divide y las dos células se separan para continuar sus vidas como bacterias individuales.

·         Esporulación:
El proceso de esporulación en bacterias sigue una serie de etapas:

1. Se produce una duplicación del material genético (ADN) mediante mitosis.
2. Comienza a formarse el septo de la espora y va aislando el ADN recién replicado junto a una pequeña porción de citoplasma.
3. La membrana plasmática comienza a rodear el ADN, citoplasma y membrana aislada en el paso 2.
4. El septo de la espora rodea la porción aislada formándose la forespora.
5. Se forma una capa de peptidoglicano entre las membranas.
6. La espora se recubre de una cubierta de resistencia.
7. Liberación de la endospora de la célula al medio, en ocasiones a este paso también se le denomina esporulación. Durante el proceso de esporulación se llevan a cabo una serie de cambios químicos y físicos que dan lugar a cambios morfológicos en la espora.

Puntos de control del ciclo celular
Un punto de control es una etapa en el ciclo celular eucarionte en la cual la célula examina las señales internas y externas, y “decide” si seguir adelante con la división o no.
Hay varios puntos de control, pero los tres más importantes son:
  • El punto de control G1 la transición G1/S.
  • El punto de control G2 en la transición G2 /M.
  • Punto de control del huso, en la transición de metafase a anafase.
El punto de control G1 ​​
El punto de control G1 es el punto principal de decisión para una célula; es decir, el punto principal en el que debe elegir si se divide o no. Una vez que la célula pasa el punto de control G1 y entra a la fase S, se compromete irreversiblemente a la división. Esto es, salvo problemas inesperados como daño al ADN o errores de replicación, una célula que pasa el punto de control G1 continuará el resto del camino por el ciclo celular y producirá dos células hijas.
Si una célula no obtiene las señales de aprobación que necesita en el punto de control G1, puede salir del ciclo celular y entrar a un estado de reposo llamado fase G0. Algunas células se quedan permanentemente en G0 mientras que otras reanudan la división, si mejoran las condiciones.
El punto de control G2

Para cerciorarse de que la división celular se realiza sin problemas (produce células hijas sanas con ADN completo, sin daños), la célula tiene un punto de control adicional antes de la fase M, llamado punto de control G​2.
 Si se detectan errores o daños, la célula se detendrá brevemente en el punto de control G​2​​ para permitir que se realicen reparaciones. Si los mecanismos en el punto de control detectan problemas con el ADN, el ciclo celular se detiene y la célula intenta completar la replicación del ADN o reparar el ADN dañado.
Si el daño es irremediable, la célula puede experimentar apoptosis o muerte celular programada. Este mecanismo de autodestrucción asegura que el ADN dañado no se transmita a las células hijas y es importante para la prevención del cáncer.
Punto de control del huso

El punto de control M también es conocido como punto de control del huso: aquí, la célula examina si todas las cromátidas hermanas están unidas correctamente a los microtúbulos del huso. Debido a que la separación de las cromátidas hermanas durante la anafase es un paso irreversible, el ciclo no procederá hasta que todos los cromosomas estén firmemente unidos a por lo menos dos fibras del huso de los polos opuestos de la célula.
¿Cómo funciona este punto de control? Parece que las células en realidad no revisan la placa metafásica para confirmar que todos los cromosomas estén allí. Por el contrario, buscan los cromosomas "rezagados" que están en el lugar equivocado (por ejemplo, flotando en el citoplasma). Si un cromosoma está fuera de lugar, la célula detendrá la mitosis, dando tiempo para que el huso capture el cromosoma perdido.
Control del ciclo celular
Es de suma importancia que en un organismo pluricelular los diferentes tipos celulares se dividan de manera de producir todas las células necesarias para el crecimiento y remplazo de las células que son eliminadas por el organismo, ya sea por daño o por muerte celular.
En el ciclo celular está regulado por sitios específicos llamados “Puntos de control” o de “chequeo”, la función de estos puntos hace que sea posible frenar o desencadenar diversos eventos que permitan a la célula proseguir con su ciclo normal de replicación del material genético, crecimiento y división.
Los puntos de chequeo actúan en lugares cruciales del ciclo celular, es decir, entre el final de una etapa y el inicio de la siguiente; uno de ellos se encuentra en G1, justo antes de entrar en fase S y el otro en G2 antes de la mitosis.
 Los puntos de control evitan la progresión del ciclo celular en presencia del ADN dañado, dando tiempo para que la reparación se produzca al mismo tiempo y se prevengan alteraciones genéticas capaces de propagarse en las generaciones posteriores. Consistentemente, los puntos de control proporcionan una barrera para el desarrollo del cáncer.
La regulación del ciclo es realizada por un complejo formado por dos tipos de proteínas: las quinasas dependientes de ciclinas (Cdk) y las ciclinas (cdc).
El ensamblaje entre estas dos moléculas, su activación y posterior inactivación son los procesos centrales que dirigen el paso de una etapa a otra en el ciclo celular.


Existen varias ciclinas: las ciclinas de Gl, que se unen a las Cdk durante G1 e inducen la progresión en esta etapa del ciclo; las ciclinas de S, que se unen a las Cdk en la etapa S determinando su progresión y las ciclinas mitóticas, que se unen a las Cdk durante G2 para formar el factor promotor de la mitosis.
Al activarse la Cdk en una etapa, por la ciclina correspondiente, se activan, a su vez, diferentes moléculas que intervienen en esa etapa del ciclo proliferativo.
Para el avance a una siguiente etapa del ciclo, se requiere no solo la activación de la Cdk de esa etapa, sino también la inactivación de la Cdk de la etapa previa. Esto último se realiza mediante la degradación de la ciclina activadora de la Cdk.

Las principales acciones del sistema de control del ciclo celular requieren de un tiempo para completarse. Si un punto de control desencadena el comienzo de la siguiente fase sin que se haya terminado la anterior, puede ocasionar daños irreparables en la célula y en sus hijas.

Duración del ciclo celular
La duración del ciclo celular varía entre las diferentes células. Una célula humana típica puede tardar unas 24 horas para dividirse, pero las células mamíferas de ciclo rápido, como las que recubren el intestino, pueden terminar un ciclo cada 9-10 horas cuando crecen en medios de cultivo.
Además, diferentes tipos de células dividen su tiempo entre las varias fases del ciclo celular de diferentes maneras. 

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Referencias Bibliográficas: 

→Khan Academy. (2017). Fases del ciclo celular. 04 de febrero de 2018. De Khan Academy. Sitio web: https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/cell-cycle-phases

→Biología escolar. (2014). Control del ciclo celular. 04 de Febrero de 2018, de Biología Escolar. Sitio web: http://www.biologiaescolar.com/2014/04/control-del-ciclo-cel

 →Vertientes. (2014). Ciclo celular: Mecanismos de regulación. 04 de febrero de 2018. de Revista Especializada en Ciencias. De la Salud Sitio web: http://www.medigraphic.com/pdfs/vertientes/vre-2014/vre142e.pdf

→Wikipedia. (2006). Esporulación. 4 de Febrero de 2018, de Wikipedia

→KHANACADEMY. (2016). Fisión binaria bacteriana. 4 de Febrero de 2018, de KHANACADEMY Sitio web: https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/mitosis/a/bacterial-binary-fission

→KHANACADEMY. (2016). Puntos de control del ciclo celular. 4 de Febrero de 2018, de KHANACADEMY Sitio web: https://es.khanacademy.org/science/biology/cellular-molecular-biology/stem-cells-and-cancer/a/cell-cycle-checkpoints-article

→ Viviana Moreno Valencia y María de Carmen Rodríguez. (2015). Biología 2. Sonora: Academia del Colegio de Bachilleres del Estado de Sonora.



1 comentario:

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