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
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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 G2.
Si se
detectan errores o daños, la célula se detendrá brevemente en el punto de
control G2 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.
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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