ciclo celular
El ciclo celular puede considerarse como el ciclo de vida de una célula. En otras palabras, es la serie de pasos de crecimiento y desarrollo que una célula experimenta entre su formación de “nacimiento” por la división de una célula madre y la división de reproducción para crear dos nuevas células hijas.
Etapas del ciclo celular
Para dividirse, una célula debe completar varias tareas importantes: debe crecer, copiar su material genético (ADN) y dividirse físicamente en dos células hijas. Las células realizan estas tareas en una serie organizada y predecible de pasos que conforman el ciclo celular. El ciclo celular es un ciclo, en lugar de una ruta lineal, porque al final de cada ronda, las dos células hijas pueden comenzar el mismo proceso desde el principio.
En células eucariotas, o células con un núcleo, las etapas del ciclo celular se dividen en dos fases principales: la fase de interfase y la fase mitótica (M).
- Durante la interfase , la célula crece y hace una copia de su ADN.
- Durante la fase mitótica (M) , la célula separa su ADN en dos conjuntos y divide su citoplasma, formando dos nuevas células.
Interfase
Ingresemos al ciclo celular justo cuando se forma una célula, por división de su célula madre. ¿Qué debe hacer esta célula recién nacida si quiere continuar y dividirse? La preparación para la división ocurre en tres pasos:
- G [math] 1 [/ math] [math] _1 [/ math] 1 start subíndice, 1, fase final del subíndice. Durante G [math] 1_1 [/ math] 1 start subíndice, 1, fase de subíndice final, también llamada la primera fase de gap, la celda crece físicamente más grande, copia organelos y crea los bloques de construcción moleculares que necesitará en etapas posteriores pasos. [¿Las células siempre crecen antes de dividirse?] En la gran mayoría de los casos, las células realmente crecen antes de la división. Sin embargo, en ciertas situaciones durante el desarrollo, las células pueden dividirse intencionalmente en pedazos cada vez más pequeños en sucesivas rondas de división celular. Por ejemplo, esto ocurre en el desarrollo muy temprano de un embrión de rana con garras africanas ( Xenopus laevis ). Vea el final del artículo para ver un video de divisiones celulares en embriones de rana temprana.
- Fase S En la fase S, la célula sintetiza una copia completa del ADN en su núcleo. También duplica una estructura organizadora de microtúbulos llamada centrosoma. Los centrosomas ayudan a separar el ADN durante la fase M.
- G [math] 2 [/ math] [math] _2 [/ math] 2 start subíndice, 2, end subcript fase. Durante la segunda fase de brecha, o G [math] 2_2 [/ math] 2 comienza el subíndice, 2, fase de subíndice final, la célula crece más, produce proteínas y orgánulos, y comienza a reorganizar su contenido en preparación para la mitosis. G [math] 2_2 [/ math] 2 comienza el subíndice, 2, la fase del subíndice final finaliza cuando comienza la mitosis.
El subíndice G [math] 1_1 [/ math] 1 start, 1, end subscript, S, y G [math] 2_2 [/ math] 2 start subíndice, 2, las fases end subcript se conocen como interfase. El prefijo intermedios entre, que refleja que la interfase tiene lugar entre una fase mitótica (M) y la siguiente.
Imagen del ciclo celular. La interfase se compone de la fase G1 (crecimiento celular), seguida de la fase S (síntesis de ADN), seguida de la fase G2 (crecimiento celular). Al final de la interfase viene la fase mitótica, que se compone de mitosis y citocinesis y conduce a la formación de dos células hijas. La mitosis precede a la citocinesis, aunque los dos procesos típicamente se superponen un tanto.
Fase M
Durante la fase mitótica (M), la célula divide su ADN y citoplasma copiados para formar dos nuevas células. La fase M involucra dos procesos distintos relacionados con la división: mitosis y citocinesis.
En la mitosis, el ADN nuclear de la célula se condensa en cromosomas visibles y es separado por el huso mitótico, una estructura especializada hecha de microtúbulos. La mitosis tiene lugar en cuatro etapas: profase (a veces dividida en profase y prometafase temprana), metafase, anafase y telofase. Puedes aprender más sobre estas etapas en el video sobre la mitosis .
En la citocinesis, el citoplasma de la célula se divide en dos, formando dos nuevas células. La citocinesis generalmente comienza justo cuando termina la mitosis, con un poco de superposición. Es importante destacar que la citocinesis tiene lugar de manera diferente en las células animales y vegetales.
Citocinesis en animales y plantas . En una célula animal, un anillo contráctil de fibras citoesqueléticas se forma en el centro de la célula y se contrae hacia adentro, produciendo una hendidura llamada surco de escisión. Eventualmente, el anillo contráctil pellizca la célula madre en dos, produciendo dos hijas . En una célula vegetal, las vesículas derivadas del aparato de Golgi se mueven al centro de la célula, donde se fusionan para formar una estructura llamada placa celular. La placa de la célula se expande hacia afuera y se conecta con las paredes laterales de la celda, creando una nueva pared celular que divide a la célula madre para formar dos células hijas.
- En los animales, la división celular ocurre cuando una banda de fibras citoesqueléticas llamada anillo contráctil se contrae hacia adentro y aprieta la célula en dos, un proceso llamado citocinesis contráctil. La sangría producida cuando el anillo se contrae hacia adentro se llama surco de escisión. Las células animales se pueden pellizcar en dos porque son relativamente suaves y blanditas.
- Las células vegetales son mucho más rígidas que las células animales; Están rodeados por una pared celular rígida y tienen una alta presión interna. Debido a esto, las células vegetales se dividen en dos al construir una nueva estructura en el centro de la celda. Esta estructura, conocida como placa celular, está formada por componentes de la membrana plasmática y de la pared celular distribuidos en vesículas, y divide la célula en dos.
Salida del ciclo celular y G [matemática] 0 [/ math] [math] _0 [/ math] 0 start subíndice, 0, end subíndice
¿Qué sucede con las dos células hijas producidas en una ronda del ciclo celular? Esto depende del tipo de células que sean. Algunos tipos de células se dividen rápidamente, y en estos casos, las células hijas pueden sufrir inmediatamente otra ronda de división celular. Por ejemplo, muchos tipos de células en un embrión temprano se dividen rápidamente, y también lo hacen las células en un tumor.
Otros tipos de células se dividen lentamente o no se dividen en absoluto. Estas celdas pueden salir del subíndice de inicio G [math] 1_1 [/ math] 1, 1, fase de subíndice final e ingresar un estado de reposo llamado G [matemática] 0 [/ math] [matemática] _0 [/ math] 0 inicio subíndice, 0, fase de subíndice final. En G [math] 0_0 [/ math] 0 start subíndice, 0, end subscript, una célula no se está preparando activamente para dividirse, solo está haciendo su trabajo. Por ejemplo, podría conducir señales como una neurona (como la del dibujo de abajo) o almacenar carbohidratos como una célula hepática. G [math] 0_0 [/ math] 0 start subíndice, 0, end subscript es un estado permanente para algunas celdas, mientras que otras pueden reiniciar la división si obtienen las señales correctas.
Imagen de una neurona con una estructura de ramificación compleja; este tipo de neurona se llama una célula de Purkinje.
¿Cuánto tiempo dura el ciclo celular?
Las diferentes celdas tardan diferentes períodos de tiempo para completar el ciclo celular. Una célula humana típica puede tardar alrededor de 24 horas en dividirse, pero las células de mamífero de ciclo rápido, como las que recubren el intestino, pueden completar un ciclo cada 9-10 horas cuando se cultivan en cultivo [matemáticas] 1,2 ^ {1,2} [/ math] 1,2 start superscript, 1, coma, 2, end superscript.
Los diferentes tipos de células también dividen su tiempo entre las fases del ciclo celular de diferentes maneras. En los embriones de rana temprana, las células pasan casi sin tiempo en G [math] 1_1 [/ math] 1 start subíndice, 1, end subscript y G [math] 2_2 [/ math] 2 start subíndice, 2, el subíndice final y, en cambio, realiza un ciclo rápido entre las fases S y M, lo que da como resultado la división de una célula grande, el cigoto, en muchas células más pequeñas
Reguletion del ciclo celular
Introducción
A medida que las células se mueven a través del ciclo celular, ¿pasan rápidamente de una fase a la siguiente? Si son células cancerosas, la respuesta podría ser sí. Las células normales, sin embargo, se mueven a través del ciclo celular de una manera regulada. Usan información sobre su propio estado interno y las señales del entorno que les rodea para decidir si procede con la división celular. Esta regulación asegura que las células no se dividan en condiciones desfavorables (por ejemplo, cuando su ADN está dañado o cuando no hay espacio para más células en un tejido u órgano).
Puntos de control del ciclo celular
Un punto de control es una etapa en el ciclo celular eucariótico en el que la célula examina las señales internas y externas y “decide” si avanzar o no con la división.
Hay una serie de puntos de control, pero los tres más importantes son:
- El subíndice de inicio G [math] 1_1 [/ math] 1, 1, punto de control del subíndice final, en el subíndice de inicio G [math] 1_1 [/ math] 1, 1, subíndice final / transición S.
- El subíndice de inicio de G [matemáticas] 2_2 [/ math] 2, 2, punto de control de subíndice final, en el subíndice de inicio G [matemáticas] 2_2 [/ matemáticas] 2, 2, subíndice final / transición M.
- El punto de control del huso, en la transición de metafase a anafase.
Diagrama del ciclo celular con puntos de control marcados. El punto de control G1 está cerca del final de G1 (cerca de la transición G1 / S). El punto de control G2 está cerca del final de G2 (cerca de la transición G2 / M). El punto de control del huso está a medio camino de la fase M, y más específicamente, en la transición de metafase / anafase.
El índice de inicio de G [math] 1 [/ math] [math] _1 [/ math] 1, 1, punto de control de subíndice final
El subíndice de inicio G [math] 1 [/ math] [math] _1 [/ math] 1, 1, punto de control de subíndice final es el punto de decisión principal para una celda, es decir, el punto primario en el que debe elegir si dividir o no Una vez que la celda pasa el subíndice de inicio de G [math] 1_1 [/ math] 1, 1, punto de control de subíndice final y entra en la fase S, se compromete irreversiblemente con la división. Es decir, salvo problemas inesperados, como daños en el ADN o errores de replicación, una celda que pasa el subíndice de inicio de G [math] 1_1 [/ math] 1, 1, el punto de control de subíndice final continuará el resto del camino a través del ciclo celular y producir dos células hijas.
El punto de control G1. El punto de control G1 se encuentra al final de la fase G1, antes de la transición a la fase S. Si las celdas no pasan el punto de control G1, pueden “salir” del ciclo celular y entrar en un estado de reposo llamado G0, desde el cual posteriormente pueden volver a entrar en G1 bajo las condiciones apropiadas. En el punto de control G1, las células deciden si o no proceder con la división en base a factores tales como: Tamaño de celdaNutrientesFactores de crecimientoAsuelo de ADN
En el subíndice de inicio G [math] 1_1 [/ math] 1, 1, punto de control de subíndice final, una celda verifica si las condiciones internas y externas son correctas para la división. Estos son algunos de los factores que una célula podría evaluar:
- Tamaño. ¿La celda es lo suficientemente grande como para dividirse?
- Nutrientes ¿La célula tiene suficientes reservas de energía o nutrientes disponibles para dividirse?
- Señales moleculares ¿La célula recibe señales positivas (como factores de crecimiento) de los vecinos?
- Integridad del ADN ¿Alguno de los ADN está dañado?
Estos no son los únicos factores que pueden afectar la progresión a través del subíndice de inicio G [math] 1_1 [/ math] 1, 1, punto de control del subíndice final y qué factores son más importantes dependen del tipo de célula. Por ejemplo, algunas células también necesitan señales mecánicas (como estar conectado a una red de soporte llamada matriz extracelular) para dividir [matemáticas] 1 ^ 1 [/ math] 1 inicio de superíndice, 1, fin de superíndice.
Si una celda no obtiene las señales de aprobación que necesita en el subíndice de inicio de G [math] 1_1 [/ math] 1, 1, punto de control de subíndice final, puede salir del ciclo de celda e ingresar en un estado de reposo llamado G [matemáticas] 0 [/ matemáticas] [matemáticas] _0 [/ matemáticas] 0 inicio de subíndice, 0, fase de subíndice final . Algunas celdas permanecen permanentemente en G [matemáticas] 0_0 [/ math] 0 start subíndice, 0, end subscript, mientras que otras continúan dividiéndose si las condiciones mejoran.
El G [math] 2 [/ math] [math] _2 [/ math] 2 comienza el subíndice, 2, end subcript checkpoint
Imagen del ciclo celular con el punto de control G2 marcado. En el punto de control G2, la celda comprueba si hay daño en el ADN Completar la replicación del ADN
Para asegurarse de que la división celular transcurra 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 G [matemáticas] 2 [/ matemáticas] [matemáticas] _2 [/ matemáticas] 2 comienzo del subíndice, 2, punto de control del subíndice final . En esta etapa, la célula comprobará:
- Integridad del ADN ¿Alguno de los ADN está dañado?
- Replicación de ADN. ¿El ADN fue copiado por completo durante la fase S?
Si se detectan errores o daños, la celda se detendrá en el subíndice de inicio de G [math] 2_2 [/ math] 2, 2, punto de control de subíndice final para permitir las reparaciones. Si los mecanismos del 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 irreparable, la célula puede sufrir apoptosis, o muerte celular programada [matemática] 2 ^ 2 [/ math] 2 iniciar superíndice, 2, end superíndice. Este mecanismo de autodestrucción asegura que el ADN dañado no se transmite a las células hijas y es importante para prevenir el cáncer.
El punto de control del eje
Imagen del ciclo celular con el punto de control del huso marcado. En el punto de control del huso, la célula comprueba: fijación de cromosoma al huso en la placa de metafase
El punto de control M también se conoce como el 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 continuará hasta que todos los cromosomas estén firmemente unidos a al menos dos fibras fusiformes de los polos opuestos de la célula.
¿Cómo funciona este punto de control? Parece que las células en realidad no escanean la placa de metafase para confirmar que todos los cromosomas están allí. En su lugar, buscan cromosomas “rezagados” que están en el lugar equivocado (por ejemplo, flotando en el citoplasma) [matemáticas] 3 ^ 3 [/ math] 3 comienzan el superíndice, 3, end superscript. Si un cromosoma está fuera de lugar, la célula pausará la mitosis, dando tiempo para que el huso capture el cromosoma extraviado.
