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Ciclo celular

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El ciclo celular es el proceso ordenado y repetitivo en el tiempo en el que la célula crece y se divide en dos células hijas. Las células que no se están dividiendo, se encuentran fuera de los procesos replicativos de la mitosis, en un estado de crecimiento vegetativo y de desarrollo de sus funciones citológicas, por lo que a esta situación se la ha denominado fase G0, (de inglés Gap 0).

La duración del ciclo celular varía según la estirpe celular, siendo la duración media del ciclo completo de unas 24 horas.

Fases del ciclo celular

Mitosis o fase M

Es la fase de la división celular en la que una célula progenitora se divide en dos células hijas idénticas. Esta fase incluye la profase, metafase, anafase, telofase y citocinesis. En mitosis es donde se visualizan los cromosomas al microscopio al ser paralizados con colchicina. Tiene una duración aproximada de una hora.

Interfase

Es el periodo comprendido entre divisiones celulares y consta a su vez de varias fases:

  • Fase o intervalo G1 (Gap 1): Es la primera fase del ciclo celular en el que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN. En esta fase la célula contiene una sola copia de su ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas y durante este tiempo, la célula dobla su tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes como resultado de la expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular.
  • Intervalo S o fase S: Es la segunda fase del ciclo en la que se produce la replicación o síntesis del ADN. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 6-8 horas.
  • Fase G2: Es la segunda fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la duplicación de proteínas y ARN. En esta fase la célula contiene ya duplicado su material genético. Si se trata de una célula diploide, en este momento, en el plano de la trasncripción genética, funciona como una célula tetraploide, con la particularidad de que las cromátidas hermanas están unidas por el centrómero. Al final de este período se observan al microscopio cambios en la estructura celular que indican el principio de la división celular. Tiene una duración de entre 3 y 4 horas.

Control del ciclo celular

La regulación del crecimiento y de la división celular (ciclo celular) es muy compleja. En el ciclo celular existen puntos de restricción que impiden la continuación del ciclo celular si la célula no ha alcanzando el suficiente tamaño, carece de nutrientes, tiene lesiones en el ADN o recibe señales químicas externas. Los puntos de restricción son:

  • Punto de restricción R: Ocurre en la fase G1, en el que la célula comprueba que ha generado la masa necesaria para seguir adelante y comenzar la síntesis de ADN y, también, que las condiciones ambientales son favorables, como la presencia de nutrientes, sales y temperatura adecuadas; y de factores que induzcan crecimiento. Es el punto de control más importante.
  • Punto de restricción G2-M que ocurre al final de la fase G2, en el que la célula debe comprobar dos condiciones antes de dividirse: que ha duplicado la masa de modo que puede dar lugar a dos células hijas, y que ha completado la replicación del ADN, y sólo lo ha hecho una vez.
  • Punto de restricción M que ocurre en mitosis y que sólo permite continuar con la división celular si todos los cromosomas están alineados sobre el huso mitótico.

Existe una homeostasis entre las células en fase 0 o células quiescentes y las que entran en el ciclo celular o células proliferantes, gracias a factores de crecimiento y factores inhibidores del ciclo celular. Los células de los tejidos normales pueden multiplicarse muy rápida pero ordenadamente como las células intestinales, o permanecer quiescentes durante mucho tiempo o toda la vida como las neuronas. Las células tumorales de las neoplasias han perdido este control.

Existen diversas sustancias que controlan el ciclo celular como son:

  • KdC o quinasa dependiente de ciclinas. Las quinasas agregana un grupo fosfato a las proteínas. Las kdk junto con ciclinas son los mayores controladores del ciclo celular, provocando que la célula pase de G1 a S o de G2 a M.
  • FPM o Factor Promotor de la Maduración: Está formado por la KdC y las ciclinas que desencadenan la progresión del ciclo celular.
  • p53: Es una proteína que funciona bloqueando el ciclo celular si el ADN está dañado, codificada por un gen supresor tumoral. Si el daño es severo esta proteína puede provocar la apoptosis o muerte celular programada. A la p53 se la conoce como el guardian del genoma. Los niveles de p53 están aumentados en células lesionadas como por ejemplo por radiaciones ionizantes, con lo que se aumenta el tiempo para reparar el ADN por bloqueo del ciclo celular. Las mutaciones de la p53 son las más frecuentes encontradas en el cáncer. Las mutaciones de la p53 heredades produce el síndrome de Li Fraumeni que conduce a una alta frecuencia de cáncer en los individuos afectados.
  • p27: Es una proteína que se une a ciclinas y KdC bloqueando la entrada en fase S. Se ha demostrado que niveles bajos de p27 predicen un mal pronóstico para las pacientes con cáncer de mama.

Referencias

Fuentes empleadas y notas

Bibliografía

  • Smith JA, Martin L Do Cells Cycle? Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 70 (4): 1263–7
  • Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). "Chapter 17". Molecular Biology of the Cell (cuarta edición). Nueva York: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1.
  • Berkaloff, Bourguet, Favard, Lacroix. Biología y Filiología Celular. Ed.Omega. Barcelona, 1984. ISBN 84-282-0645-7
  • Stephen J. Elledge (6 Diciembre del 1996). "Cell Cycle Checkpoints: Preventing an Identity Crisis". Science 274 (5293): 1664-1672
  • Cañadas, MA. Nuevo Atlas de Citología e Histología Animal. Ed.Ariel. Barcelona, 1985. ISBN 84-344-0232-7
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Otras fuentes de información