CICLO CELULAR

CICLO CELULAR

1. El ciclo celular se puede considerar como una sucesión de etapas por las que transcurre la vida de una célula que está proliferando. Hay dos tipos principales de células en los organismos pluricelulares: las células somáticas y las células germinales. Esta distinción es importante porque sólo las células germinales pueden entrar en un proceso denominado meiosis, mediante el cual se consiguen cuatro gametos haploides a partir de una célula germinal diploide.

2. Fases: La fase G1 es la primera por la que pasa una célula. No todas las células de un organismo adulto proliferan continuamente, sino que la mayoría detienen el ciclo celular para realizar una función en el organismo, reparar errores, para quedar estáticas por un tiempo, o para morir. En la fase S o de síntesis se duplica el ADN. Ésta es una acción compleja debido a la gran longitud de las hebras de ADN que se encuentran en un núcleo eucariota. La fase G2 es la segunda etapa de crecimiento, más breve que la G1, en la que además se sintetizan productos necesarios para la siguiente etapa, la fase M, en la que se producirá la división celula. La fase M es quizás la más compleja y la que supone una mayor reordenación de los componentes celulares. La mitosis se puede dividir a su vez en varias etapas relacionadas con los diferentes estados por los que va pasando el ADN.

3. Variabilidad: El ciclo celular de los distintos tipos celulares dentro de un tejido o de un organismo debe estar fuertemente controlado y coordinado. Sin embargo, alcanzado el tamaño adulto muchas poblaciones celulares detienen o disminuyen sus tasas de proliferación, ajustándolas a las necesidades de reparación, mantenimiento o supervivencia de un determinado tejido, y del organismo. Así, en los embriones de mosca del vinagre el ciclo dura sólo 8 horas , mientras que en el hígado de los mamíferos los hepatocitos pueden tardar en dividirse un año porque permanecen en fase G0 durante la mayor parte del tiempo.

4. FASE G1

   • Abandono del ciclo celular: Sin embargo, la mayoría de las células de un organismo pluricelular adulto no se dividen constantemente, sino que abandonan el ciclo celular en la fase G1, temporal o permanentemente. Algunos tipos celulares pueden retomar el ciclo celular a partir de los estados de quiescencia, incluso desde célula diferenciada. Una de las características de las células en quiescencia es que tienen una fuerte represión de la expresión génica, sobre todo de aquellos genes implicados en el ciclo celular.
   • Puntos de control: Todas las decisiones que puede tomar una célula en la fase G1 dependen de la actividad de determinados complejos moleculares denominados puntos de control, que la célula debe ir pasando para entrar en la fase S. Cuando uno de ellos no se pasa se dice que la célula ha tomado una decisión, pero si no se detiene en ninguno de ellos la célula entrará en fase S y se dividirá, siendo éste el camino por defecto. Esta hiperfosforilación se da en la fase M de la célula madre y siempre que haya presencia de mitógenos. Por último, hay un punto P3 que se encuentra al final de G1.
   • Licencia de los orígenes de replicación: Otro proceso que ocurre durante la fase G1 es establecer las licencias para los futuros orígenes de replicación. En eucariotas hay numerosos orígenes de replicación. El licencimiento de los orígenes empieza con el complejo ORC , luego se unen las proteínas CDC6 y CDT1, que cargan al menos dos exámeros de la helicasa replicativa MCM. En las levaduras, si se mutan las proteínas del licenciamiento de los orígenes de replicación, las células siguen entrando en fase S y se dividen, pero el ADN no se replica.

5. FASE S

   • Estructura del ADN: El ADN está formado por dos cadenas de desoxirribonucleótidos o bases nucleotídicas. Las dos cadenas se disponen de forma antiparalela entre sí. Por tanto, cada extremo de la doble cadena posee un extremo 3' de una cadena y un extremo 5' de la otra.
   • Orígenes de replicación: El ADN de una célula eucariota no se copia empezando por un solo punto, esto llevaría demasiado tiempo, sino en múltiples sitios a la vez denominados orígenes de replicación. Si todos se activaran a la vez es probable que la célula careciera de recursos para atenderlos a todos simultáneamente. También se ha visto que el grado de mutación durante la fase S ocurre más al final de ésta. El patrón temporal de replicación permanece bastante estable en una línea celular, pero aproximadamente el 50 % del genoma cambia el patrón temporal de replicación cuando se producen cambios en la diferenciación celular.
   • Replicación: Entonces se reclutan las polimerasas y , las cuales añadirán al extremo 3' de los cebadores desoxirribonucleótidos complementarios en la dirección del extremo 5' de la cadena copiada. Por tanto, formarán una cadena de nueva síntesis complementaria a cada una de las existentes previamente. Por eso se dice que la replicación es semiconservativa, una cadena nueva sobre una vieja. Esta sustitución, o relleno del hueco, se hará por las DNA polimerasas que vienen copiando desde un origen de replicación situado más atrás en la cadena.

6. FASE G2

   • La fase S del ciclo celular da paso a la fase G2, la cual a su vez termina con la entrada en la fase M. En la fase G2 se acumulan progresivamente aquellas moléculas cuyas actividades serán necesarias durante la fase M. Tradicionalmente se ha considerado a la fase G2 como un estado de tránsito entre las fases S y M. Sin embargo, en esta fase se comprueba si se han producido errores durante la replicación del ADN y si el ADN se duplicado completamente. De cualquier manera, el fin de la fase G2 está mediado por la quinasa dependiente de ciclina tipo 1 y por la ciclina B1 . La ciclina B1 se sintetiza durante la fase S tardía. Ahora se sabe que durante la fase G2 hay una ventana de tiempo que condiciona las decisiones que se toman en G1.

7. FASE M. Mitosis y citocinesis

   • Mitosis: La mitosis supone un cambio drástico en las células que conlleva la formación del huso mitótico, una estructura formada por microtúbulos y cromosomas. Existen dos formas de mitosis denominadas abierta y cerrada, respectivamente. En la mitosis cerrada el citoplasma no entra en contacto con los cromosomas.
     • Proface: La profase es la primera fase de la mitosis y comienza con la condensación del ADN, de manera que llegan a ser visibles las cromátidas, y con la desaparición del nucléolo. Hay una desorganización parcial de los filamentos del citoesqueleto, y pérdida de adhesividad de la célula, lo que hace que adquiera una forma redondeada. Cuando se inicia la profase los centrosomas viajan a polos opuestos del citoplasma, conducidos por proteínas motoras y microtúbulos.
     • Metafase: Si no hay suficientes microtúbulos contactando con los dos cinetocoros de cada cromosoma se podría producir un reparto desigual de cromátidas, lo que llevaría a aneuploidías , lo que podría producir inviavilidad celular o convertir a la célula en patógena. Para evitar esto hay en la metafase un mecanismo denominado punto de control del ensamblado del huso mitótico.
     • Anafase: La anafase comienza con la rotura de las conexiones entre cromátidas hermanas a nivel del centrómero gracias a la participación de proteasas, de manera que cada cromátida irá hacia uno de los centrosomas arrastrada por los microtúbulos del huso. Existen dos etapas: la anafase A, en la cual los microtúbulos cinetocóricos se acortan por despolimerización, tanto en el extremo menos como en el más; mientras que en la anafase B los propios centrosomas se separan entre sí, empujados por los microtúbulos polares, favoreciendo aún más la separación de las cromátidas.
     • Telofase: Durante esta fase se organiza de nuevo la envuelta nuclear alrededor de cada conjunto de cromátidas que han migrado hacia cada uno de los centrosomas formando los dos núcleos hijos. También se forman los poros nucleares y la cromátidas comienzan a descondensarse.
   • Citocinesis: La citocinesis es la etapa final del ciclo celular y supone la separación del citoplasma de la célula madre en dos partes que conformarán a las células hijas. En las células animales el plano en el que se producirá la división viene determinado por la orientación del huso mitótico y el primer indicio observable del arranque de la citocinesis es la formación de un surco en la superficie celular llamado surco de escisión, que es perpendicular al huso mitótico y se sitúa en una posición ecuatorial. El desplazamiento de unos filamentos de actina sobre otros, es el mismo mecanismo que ocurre durante la contracción muscular, produce un fenómeno de estrangulamiento. Este anillo de escisión es transitorio y se forma sólo durante la citocinesis para después desaparecer.

8. Edwin Altamirano