Los factores que regulan el ciclo celular

CONCEPTO

Ciclo celular es el tiempo que transcurre, y los acontecimientos que en él ocurren, desde que una célula aparece a partir de otra preexistente hasta que se divide y origina otras células. En todo este tiempo se distinguen las siguientes etapas: nacimiento, crecimiento, diferenciación, reproducción, y muerte celular o apoptosis, que suele ocurrir por autolisis con los propios lisosomas.

Por tanto, una célula aparece, crece y al final se divide y forma nuevas células o bien muere. En cualquier caso la célula inicial deja de existir. En los unicelulares y muchas células de los pluricelulares, al cabo de un cierto tiempo, se divide y origina otras células.

La duración del ciclo celular es muy variable, depende del tipo de célula, de los nutrientes y de la temperatura. En los unicelulares es muy corto, ya que el individuo busca reproducirse cuanto antes.

En los pluricelulares, la duración depende del tipo celular. Las células del intestino, la mucosa bucal o epitelio pulmonar tienen ciclos muy cortos, se dividen rápidamente (a veces en sólo ocho horas). El ciclo de la mayor parte de las células animales oscila entre 8 horas y unos 100 días. Hay casos excepcionales, de células muy especializadas, que han perdido la capacidad de reproducción (detienen su ciclo y no se dividen, y se mantienen en estado adulto toda su vida) y su final siempre es la muerte, como los eritrocitos, neuronas o fibras musculares esqueléticas.

Otras células por el contrario, conservan durante toda su vida la capacidad de división (las llamadas “células madre” en animales y los meristemos en vegetales superiores) originando nuevas células que se diferenciaran en tejidos especializados, para sustituir las células muertas, las viejas o las perdidas por desgaste, como ocurre con el epitelio intestinal y de la piel, endometrio, la médula ósea (células madre hematopoyéticas), o las células madre de los gametos.

Conocer los factores que regulan el ciclo celular es muy útil ya que cuando una célula no sigue su ciclo con normalidad se convierte en célula cancerosa, al dividirse incontroladamente. También es interesante saber cuando una célula entra en apoptosis, lo que sería una vía de ataque para eliminar células cancerosas. Se sabe que este control depende de un conjunto de varias proteínas, que actúan unas sobre otras.

• Ciclinas

• Quinasas dependientes de ciclinas (CdK, o Cyclin dependent kinases)

DESCRIPCIÓN DE LAS ETAPAS O PERÍODOS DEL CICLO

Las etapas en la vida de una célula, dependen del tipo de células que consideremos:

Células somáticas. Al dividirse originan dos células con igual número de cromosomas. Su ciclo es el siguiente:

Células madre de las células sexuales. Al dividirse originan dos células con la mitad del número de cromosomas. Su ciclo es el siguiente

DESCRIPCIÓN DE LOS PRINCIPALES ACONTECIMIENTOS QUE OCURREN EN CADA ETAPA DEL CICLO.

El ciclo celular consta de dos etapas claramente diferenciadas:

• Interfase, con los períodos G1, S y G2

• División celular o fase M

Por lo tanto en el ciclo celular se suceden cinco etapas.

La duración de cada etapa es variable. La más larga es la interfase: entre un 90-95% de todo el ciclo. Para la ameba, en condiciones ideales, dura unas 10 horas, para otros protozoos de dos a tres horas y para células de mamíferos en cultivo unas veinte horas. Para una célula de mamífero en cultivo, una duración media es la siguiente: G1 = 5 horas, S = 7 horas, G2 = 3 horas, división = 1 hora.

INTERFASE

Es el período entre dos mitosis consecutivas (intermitosis). En ella la actividad biosintética (síntesis o formación de un gran número de diversas moléculas necesarias para la división o para otras funciones) es muy alta, así como el crecimiento de la célula, prepara a ésta para la división.

Al observar al m.o. la célula en interfase no hay nada destacable, salvo un aumento del volumen celular. Los cromosomas no se ven, ya que la cromatina está desespiralizada (no condensada). Al principio se pensaba que la interfase era una etapa sin actividad, por lo que apenas se le dio importancia dentro del ciclo. Pero como el hecho más importante de la interfase es la duplicación del ADN, hoy la interfase es la parte fundamental del ciclo.

Dentro de la interfase se distinguen tres períodos:

• G1 o postmitótico

• S o de síntesis

• G2 o premitótico

Los períodos G significan “gap”, (separación, en inglés), y en ellos la actividad metabólica y de crecimiento son muy altos.

FASE G1

Va desde el final de la división y el comienzo de la síntesis de ADN. La célula aumenta su volumen hasta el alcanzar el del estado adulto y aumenta el número de orgánulos celulares. En las células con centríolos, éstos comienzan a separarse. También se sintetizan y se acumulan sustancias necesarias para la división.

En un cierto momento de G1, se llega al punto de no retorno o punto R, en el que la célula se ve obligada a seguir con el ciclo, es decir, debe completar el resto del proceso. La llegada al punto R está determinada por unos factores de crecimiento, y una vez sobrepasado actúan otras moléculas que le conducen a la etapa S. Si no se alcanza dicho punto R el ciclo celular se detiene.

La etapa previa al punto R se la denomina fase Go o fase de reposo, y su duración depende de numerosos factores (nutrientes, temperatura, iluminación, etc). Así, cuando una célula se diferencia para formar un tejido puede permanecer en G0 mucho tiempo (días o meses) sin llegar al punto R (deteniendo su ciclo) como las neuronas o fibras esqueléticas. Las células que permanecen en Go toda su vida se llaman quiescentes.

Cerca del final de G1 se sintetizan muchas proteínas y las histonas, éstas van al núcleo. También se sintetizan las enzimas de la replicación, (ADN Pol, las del replisoma, etc), los microtúbulos y aumenta el tamaño de los centríolos.

FASE S o DE SÍNTESIS. VARIACIONES EN LA CANTIDAD DE ADN DE LA CÉLULA Y EN LOS CROMOSOMAS

La fase S comienza con la síntesis de ADN y termina cuando finaliza dicha síntesis. La duración en mamíferos es de unas 7 horas. Lo más importante es la replicación del ADN en el núcleo, con lo que ahora cada cromosoma está formado por dos cromátidas (cromátidas hermanas,

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