Roger Iziga-Goicochea; Hozmara Rocio Torres-Acosta
El Ciclo Celular
Es un conjunto ordenado de estados celulares que se inicia con la producción de una célula a partir de una primera división celular, y que transcurre en el tiempo hasta dar lugar a la producción de células hijas, a partir de esa célula madre originaria.
Cuando la célula está preparada para la división, ésta crece y se hace mas grande, el número de organelos se duplica, y el ADN se replica (duplicación del ADN).
Interfase
La mayor parte de la vida de una célula transcurre en la interfase, estado en el cual la célula desarrolla sus funciones habituales.
El tiempo en el que la célula se encuentra en interfase varia, dependiendo del tipo celular: las células nerviosas y musculares, en líneas generales, no completan el ciclo celular y permanecen en el estado G0, mientras que las células embrionarias completan el ciclo en una pocas horas.
La fase G1 se da antes de la replicación del ADN; la célula crece y aumenta de tamaño, los organelos incrementan su número, y se acumula el material necesario para la duplicación del ADN.
La fase S es el período de síntesis de ADN (replicación); las proteínas que están asociadas al ADN se sintetizan en cantidades necesarias para que puedan intervenir en el proceso; hacia el final de la fase S cada cromosoma tiene una copia fiel de si mismo, es decir, los cromosomas se encuentran duplicados, lo que significa la producción de dos moléculas idénticas de ADN de doble hélice a partir de una molécula de ADN. En los cromosomas podemos apreciar la cromátidas hermanas; una cromátida es una sola molécula de ADN, y es una copia fiel de la otra cromátida.
La fase G2 ocurre antes de la división celular; la célula sintetiza de forma activa las proteínas que necesita para la división celular, tales como las proteínas que forman los microtúbulos.
La interfase consiste en las etapas G1, S y G2.
La fase M (Mitosis)
Es la etapa en la que se produce la división celular, e incluye la mitosis y la citocinesis.
La mitosis (también conocida como cariocinesis) es la etapa de desorganización y posterior división del núcleo celular; la citocinesis es la etapa de división del citoplasma.
Cuando se completa la división del citoplasma, se producen dos células hijas a partir de una célula madre.
Control del Ciclo Celular
Las células pueden ser influenciadas en las actividades que realizan a través de señales moleculares.
Los factores de crecimiento son moléculas que llevan mensajes a modo de señal que se recepciona en la membrana celular.
Los puntos de chequeo del ciclo celular
Hay tres puntos de chequeo importantes en donde el ciclo celular se puede detener o continuar, dependiendo de las señales internas que la célula reciba y reconozca.
Existe una familia de proteínas denominadas ciclinas que transmiten señales internas, y cuya intensidad de expresión puede incrementar o disminuir a lo largo del ciclo celular.
Las ciclinas deben estar presentes para que la célula avance desde la fase G1 hacia la fase S; y desde la fase G2 hacia la fase M.
El primer punto de chequeo en el ciclo celular se da en la fase G1.
Daños detectados en el ADN detienen el ciclo en el punto de chequeo G1; aquí juega un rol importante la proteína p53; si el ADN no es reparado, la p53 dispara el mecanismo para la apoptosis (muerte celular programada).
Existen otras proteínas como la RB (retinoblastoma) que es responsable de interpretar las señales de crecimiento y disponibilidad de nutrientes.
El ciclo celular se detiene en la fase G2 si el ADN no ha terminado de replicarse (duplicarse); el ciclo celular se detiene en esta fase dando tiempo para la reparación de posibles daños en el ADN.
El ciclo celular también se detiene si los cromosomas no están adecuadamente unidos al huso mitótico.
Apoptosis
Es la muerte celular programada e involucra una secuencia de eventos celulares que traen como consecuencia:
- fragmentación del núcleo celular
- daño y desorganización en la membrana celular
- ingestión de fragmentos celulares por los macrófagos y células adyacentes
La apoptosis es provocada por un conjunto de enzimas denominadas caspasas
Las células normales mantienen a la caspasas controladas por la acción de moléculas inhibidoras.
Las caspasas son liberadas en el interior de la célula debido al reconocimiento por parte de ésta de señales internas y externas.
La apoptosis y la división celular son procesos que se mantienen en balance y equilibrio, lo que permite mantener los niveles normales de células somáticas (cuantitativa y cualitativamente).
La muerte celular es un proceso normal y necesario en el desarrollo: por ejemplo en el caso de las ranas, éstas deben destruir el tejido de la cola al terminar la etapa de renacuajo; en el embrión humano se debe eliminar el tejido membranoso que se encuentra entre los dedos de manos y pies.
La muerte por apoptosis previene el desarrollo de tumores.
Punto de chequeo G1
Durante la división celular, solo ciertas células en un individuo adulto se dividen activamente.
Una vez que la división celular ocurre, la célula entra en la fase G1.
Después de entrar en la fase G1, la célula pasa por el punto de chequeo G1 para asegurarse de que las condiciones adecuadas están dadas para continuar con la división celular.
Evaluando las señales de crecimiento
Las moléculas que llevan una señal son liberadas con el propósito de impulsar o detener a las células en su propósito de continuar con el ciclo celular. Las células pueden entrar en la fase G0, completar la fase G1 o entrar en la fase S.
Las señales promotoras de la división celular pueden provocar que una proteína denominada cinasa dependiente de ciclina (CDK) adicione grupos fosfatos a la proteína RB, la que a su vez es una proteína reguladora en el punto de chequeo G1.
Cuando la proteína RB es fosforilada, la forma de la proteína RB cambia y ésta libera a la proteína E2F, en lugar de unirse a E2F.
La proteína E2F se une luego al ADN y activa los genes involucrados en la continuación del ciclo celular.
Si las señales de crecimiento son suficientes, la célula atravesara el punto de chequeo G1 y la división celular continuara.
Determinación de la disponibilidad de nutrientes
Las células requieren una cantidad adecuada de nutrientes antes de iniciar la división celular.
Cuando los nutrientes están disponibles, las proteínas CDKs fosforilan a la proteína RB la que libera a E2F. Este factor de transcripción se une a su vez al ADN para inducir la producción de proteínas.
Cuando los nutrientes no están disponibles, la célula entra en la fase G0 y no avanza hacia la fase G1.
Evaluación de la integridad del ADN
La molécula de ADN debe estar libre de errores y daños para que el proceso de división celular continúe.
Si se detecta algún daño en el ADN, la CDK fosforila a p53. Los niveles de esta proteína p53 en el núcleo celular se elevan.
La proteína p53 fosforilada se une al ADN para inducir la producción de proteínas reparadoras de ADN.
Si el daño en el ADN no puede ser reparado, los niveles de p53 continúan elevados lo que dispara el proceso de apoptosis. Si el daño en el ADN es reparado, los niveles de p53 caen, y la célula completa la fase G1 en la medida en que los otros requerimientos celulares se alcanzan.
Fuente de Información
Mader, Sylvia. 2010. Biology 10th Edition. Mc Graw Hill.
Imagenes tomadas de:
http://www.fisicanet.com.ar/biologia/informacion_genetica/ap02_ciclo_celular.php
http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/ciclo.htm
http://web.campbell.edu/faculty/garrett/PHAR%20408/cell%20cycle%20checkpoints.jpg
