Biología ciclo celular

CICLO CELULAR

Se entiende por ciclo celular el conjunto de hechos o fenómenos que sufren algunas células y que se grafican a modo de círculo, por el hecho de ser cíclicos.
Durante el ciclo tiene que ocurrir:

• División en 2 células hijas.
• Crecimiento: recuperación del tamaño y volumen original.
• Reproducción de todos los organoides y del material genético.
• Preparación para la siguiente mitosis.

Un ciclo celular en células humanas y mamíferos dura 24 hrs; en células vegetales, más o menos 16 hrs. Una vuelta completa se llama tiempo generacional.
Con respecto a esto, el término que engloba a los demás es el de reproducción celular, dentro del cual se encuentran la multiplicación y división celular:

•  Multiplicación celular:
• En embriones.
• En ciertos tejidos en crecimiento.
• En alteraciones del crecimiento (cáncer).
• División celular:
• En poblaciones celulares para:
• Renovación celular.
• Reposición celular.
• En células troncales:
• De la médula ósea.
• De la epidermis.
• De hígado de nonatas.
• Gonias
• Meristemas (vegetales).
• Células que no se dividen:
• Células del tejido nervioso.
• Células del tejido muscular.
• Células epidérmicas queratinizadas.
• Espermatozoides.
• Polimorfonucleados.
• Eritrocitos.

La interfase se divide en G1, S y G2. Además distinguimos un período G0, estable, de reposo (diferenciación celular).
La Mitosis se subdivide en profase, metafase, anafase y telofase. En ella ocurre la carioquinecis (división del núcleo) y citoquinesis (división del citoplasma).
Los tiempos del ciclo celular son muy variables, debido principalmente a variaciones de la duración de G1.
La cromatina a lo largo del ciclo celular se condensa y descondensa cíclicamente (ciclo de la cromatina), para el reparto en Mitosis y para la expresión fenotípica en Interfase.

• PROFASE.

Lenta condensación de la cromatina. El nucleolo desaparece paulatinamente (acumula ARN ribosómico; en mitosis está entregando  subunidades de ribosomas, se gasta y prácticamente desaparece). La masa de microtúbulos citoplasmáticos se disgrega al comienzo de la profase y forma una gran reserva de moléculas de tubulina; éstas se utilizaran progresivamente en la elaboración del huso mitótico. El huso mitótico se ensambla fuera del núcleo, en el citoplasma. Los centríolos son el foco para la formación del huso. Al final de la profase los microtúbulos polares se alargan y empujan virtualmente a los centros mitóticos hacia los dos polos, estableciéndose así el huso mitótico bipolar.

• PROMETAFASE.

Se inicia bruscamente con la desorganización de la envoltura nuclear en fragmentos de membrana, (los que permanecen visibles durante la mitosis en las proximidades del huso). El huso penetra en las proximidades del área del núcleo. A cada lado de los centrómeros se desarrolla una placa cinetocórica (en el hombre, de 40 a 45 microtúbulos se unen al cinetocoro); estas quedan unidas a un conjunto especial de microtúbulos que se dirigen en dirección opuesta a cada cromátida; entran en interacción con los microtúbulos del uso. Los cromosomas son sometidos a movimientos agitados debido a las interacciones de sus fibras cinetocóricas con los componentes del huso.

• METAFASE.

Las oscilaciones premetafásicas disponen a los cromosomas con todos sus centrómeros en un plano (ecuatorial). Al parecer, las fibras cinetocóricas son las responsables de la alineación y orientación. Cada cromosoma se mantiene en tensión sobre la placa metafásica, debido a la acción de los microtúbulos. Esta fase es de larga duración.

• ANAFASE.

Se desencadena bruscamente, al parecer por una señal especial. Se produce una súbita separación de los dos nuevos cromosomas. Se separan los cinetocoros, con ello, los cromosomas hermanas, produciéndose dos cromosomas nuevos. Todas las cromátidas se desplazan a la misma velocidad. Las fibras cinetocóricas se acortan paulatinamente y las fibras microtubulares polares se alargan, separándose cada vez más los polos del huso. Esta fase dura, por lo general, algunos minutos.

• TELOFASE.

Cuando los cromosomas llegan a los polos, las fibras microtubulares cinetocóricas desaparecen. Las fibras polares se alargan aun más. Se forma la nueva envoltura nuclear. Se comienza a descondensar la cromatina.

• CITOCINESIS.

Suele iniciarse en la anafase. Continúa a través de la telofase, hasta el siguiente período interfásico. La membrana plasmática forma un surco de segmentación en el plano de la placa metafásica, en un ángulo recto con la banda longitudinal del huso. Permanece un puente estrecho o cuerpo medio, que puede persistir por un tiempo. Si se desplaza el huso por micromanipulación en fase temprana de la formación del surco, éste desaparece y se vuelve a formar en otro lugar. Un anillo contráctil de microfilamentos (actina, miosina) rodea la cintura de la célula; la fuerza ejercida por el anillo es tan fuerte que dobla una aguja fina de cristal insertada en la célula.
En células vegetales, las vesículas portadoras de los precursores de la pared celular, se acumulan en la región ecuatorial, donde se superponen los microtúbulos. Allí se fusionan formando la placa celular precoz. Se sigue incorporando material a la pared celular que se desarrolla en el interior de la placa celular (rodeada de membrana). Nuevas vesículas de Golgi se acumulan en los bordes de la placa, fusionándose con ella y extendiéndola hasta la membrana plasmática.

• ETAPA G1.

Reagregación de ribosomas y polirribosomas. Se sintetizan proteínas basales. Desde el punto de vista del ciclo celular, esta síntesis se hace fundamentalmente con la información heredada del citoplasma anterior, pues se está a un nivel muy temprano y aun no ha habido transcripción de mensajes (proteínas para el crecimiento). Se incrementa el transporte a través de la membrana. Se sintetizan: los diversos tipos de ARN, proteínas para incrementar la tasa metabólica, proteínas constitutivas, proteínas específicas (fundamentalmente enzimáticas). Se produce un aumento de síntesis de desoxirribonucleótidos (se está preparando el pool). Fosforilación de histonas, principalmente de H1. Hay síntesis de ARNm para histonas. Síntesis de las enzimas de replicación.

• ETAPA S.

El ADN empaquetado en la cromatina debe exponerse adecuadamente para estar disponible a la actividad de las enzimas. Es un período crítico, pues muchos agentes pueden modificar la estructura y/o conformación del ADN y/o enzimas (mutilar, intercalar). Las muchas evidencias experimentales sugieren que el ADN no se sintetiza de una sola vez. El ADN no se replica sincrónicamente. El ADN que se encuentra en regiones de la eucromatina (G-C) replica tempranamente, y el ADN que se encuentra en regiones de la heterocromatina, se replica tardíamente (A-T).

• ETAPA G2.

Incrementa la síntesis de proteínas. Se sintetizan las proteínas del aparato mitótico (actina, miosina, tubulina). Se completa el crecimiento de la célula. Al parecer la transmisión de G2 a M estaría mediada por la tasa de AMPc y la fosforilación de H1 (modificación). Al término de G2 se inicia la condensación de la cromatina. El comienzo de la fase mitosis está definido de forma arbitraria.

• DUPLICACIÓN DEL CENTRÍOLO.

El proceso de duplicación centriolar se produce en coordinación con cada ciclo celular. La microscopía electrónica ha revelado que cada centríolo hijo sufre una serie de cambios morfológicos a medida que crece, lo cual sugiere que la duplicación centriolar es un proceso muy complicado. Se postula que los acontecimientos de separación de los centríolo y la formación de centríolos hijos en un estado relativamente temprano, podrían ser necesarios para iniciar la fase S.
A mediados de G1 comienza la duplicación de los centríolos. Entre S y G2 se produce el crecimiento de los nuevos centríolos.

• DESENCADENAMIENTO DE LOS PROCESOS.

La Cdk (quinasa dependiente de ciclina) se asocia sucesivamente con diferentes ciclinas para disparar diferentes procesos (“río abajo”) del ciclo celular. La actividad de Cdk termina con la degradación de la ciclina. Las ciclinas activan a la quinasa Cdk, que consiste en la formación de un complejo proteico (ciclina/Cdk).
Los dos componentes claves del sistema de control del ciclo celular son la ciclina y la quinasa dependiente de ciclina (Cdk), ambos forman el complejo ciclina/quinasa. Este complejo desencadena primeramente la mitosis (FPM: factor promotor de la fase mitosis), durante el cual se degrada la ciclina. En G1 se produce síntesis de ciclina; al final de G1 se forma nuevamente el complejo, llamado quinasa de iniciación, que dispara la máquina de replicación del ADN. Durante S se degrada la ciclina, formándose nuevamente quinasa Cdk. En G2 se produce la síntesis de ciclina M, para formar nuevamente el complejo ciclina/quinasa que desencadenara la mitosis.