¿Qué Es El Ciclo Celular?

El ciclo celular abarca toda la vida de una célula desde el nacimiento hasta su muerte. Es el tiempo desde la formación de una célula desde su célula madre hasta su división en células hijas.

Una parte importante del ciclo celular es la división celular, el proceso por el cual una célula se replica para formar dos células hijas, a través del proceso de mitosis o reproducción asexual; o cuatro células hijas, a través del proceso de meiosis o reproducción sexual. Sin embargo, esta división forma solo una pequeña parte del ciclo celular.

Fases del Ciclo Celular

El ciclo celular en los eucariotas se divide comúnmente en dos fases principales. El ciclo comienza cuando la mitosis o meiosis produce una célula hija. Esta célula entra en interfase, una etapa larga que representa aproximadamente el 90% del ciclo celular. Después de la interfase, la célula entra en mitosis o meiosis, lo que conduce a la división celular (citocinesis) y el comienzo de un nuevo ciclo celular en cada una de las células hijas.

En mitosis, la interfase se puede dividir en tres subfases: la primera se conoce como { G} _ {1}, para el primer hueco o primer crecimiento; la segunda se conoce como la fase S, para la síntesis, y la tercera se conoce como { G }_{ 2 }, para el segundo hueco o segundo crecimiento. Durante las dos fases G, el crecimiento celular,la síntesis de proteínas y la síntesis de enzimas están ocurriendo, mientras que durante la fase S el ADN se replica. La replicación del ADN ocurre sin aumentar el número de cromosomas; de esta manera, hay suficiente ADN en la célula para dos células hijas, manteniendo la misma ploidía (número de conjuntos cromosómicos) que la célula madre. No se confunda entre la replicación del ADN y la replicación cromosómica. La replicación cromosómica conducirá a un cambio en la ploidía, mientras que la replicación del ADN no lo hará.

En la meiosis, el ciclo celular es un poco más complicado: al igual que la meiosis se puede dividir en meiosis I y meiosis II, también se puede interfase. La interfase I precede a la meiosis I y se divide en fases G y S. Después de que la meiosis I se complete, se produce la interfase II, pero esta solo está compuesta por una fase G. Después de esto, se produce la meiosis II. Las dos fases G son esenciales para el crecimiento celular y la síntesis de proteínas, mientras que la fase S es responsable de la replicación del ADN. Después de la meiosis I, la replicación del ADN no necesita ocurrir después de la meiosis I, ya que la replicación ya se ha producido antes de la meiosis I. Esta es la razón por la que la interfase II no incluye una fase S.

El ciclo celular se controla en varios puntos para desencadenar y coordinar ciertos eventos. Estos incluyen un punto de control { G }_{ 1}, un punto de control { G }_{ 2 } y un punto de control M, así como la capacidad de cambiar a una fase no dividida { G }_{ 0 } es una señal que no se da. Esto es útil en organismos donde las células se desgastan y necesitan ser reemplazadas continuamente (así es como crecemos y eventualmente envejecemos). Durante el crecimiento, se necesitan nuevas células para tener en cuenta el aumento del tamaño corporal (tanto de peso como de altura).

Numerosos eventos ocurren en cada punto de control. Al final de la segunda fase de crecimiento, justo antes de que la célula entre en la fase M, se lleva a cabo el control de calidad; la masa de la célula se comprueba para asegurarse de que se ha duplicado, la replicación del ADN ha concluido y que el ADN no está dañado. Este punto se llama punto de control mitótico. Justo antes de que la célula salga de la fase M, se lleva a cabo otro control de calidad; aquí se comprueba la alineación de los cromosomas y se comprueba la unión del huso a todos los cromosomas. Antes de que las células entren en la fase S de la interfase, pasan por el punto de INICIO o Restricción; aquí es donde se comprueba el estado nutricional de la célula y, lo más importante, se comprueba de nuevo el ADN para detectar daños. Si has estado prestando atención, es posible que hayas notado que la integridad del ADN ya se ha comprobado una vez en el punto de control mitótico, esto se debe a que la integridad del ADN es posiblemente la cosa más importante en la célula.

La Fase S de la Interfase

La fase S de un ciclo celular ocurre durante la interfase, antes de la mitosis o meiosis, y es responsable de la síntesis o replicación del ADN. De esta manera, el material genético de una célula se duplica antes de que entre en mitosis o meiosis, lo que permite que haya suficiente ADN para dividirse en células hijas. La fase S solo comienza cuando la célula ha pasado el punto de control { G }_{ 1 } y ha crecido lo suficiente como para contener el doble de ADN. La fase S es detenida por una proteína llamada p16 hasta que esto sucede.

La proteína p16 es vital para suprimir tumores y se ha identificado como la proteína que evita que se produzcan algunos cánceres. Contrarresta las actividades de las proteínas quinasas dependientes de ciclina que son responsables de la señalización cuando la célula está lista para pasar a la siguiente fase. Las quinasas indican esto fosforilando la proteína de retinoblastoma (pRB) que, cuando está activa, indica a la célula que pase a la siguiente fase.

El evento más importante que ocurre en la fase S es la replicación del ADN. El objetivo de este proceso es producir el doble de la cantidad de ADN, proporcionando la base para los conjuntos de cromosomas de las células hijas. La replicación del ADN comienza en un punto donde los complejos reguladores de pre-replicación se unen al ADN en la fase { G }_{ 1}. Estos complejos actúan como una señal de dónde debe comenzar la replicación del ADN. Se eliminan en la fase S antes de que comience la replicación para que la replicación del ADN no se produzca más de una vez.

Además de la replicación del ADN, el crecimiento celular continúa a través de la fase S, y las proteínas y enzimas necesarias para la síntesis de ADN continúan produciéndose.

Síntesis de ADN

La molécula de ADN tiene la forma de una doble hélice. Durante la fase S, una enzima llamada helicasa desenrolla la cadena de ADN, de la misma manera que se descomprimiría una cremallera. Las dos hebras de ADN individuales se pueden usar como plantillas para formar dos hebras de ADN dobles idénticas.

Una enzima llamada ADN polimerasa se une a los nucleótidos a cada una de las hebras de ADN de una sola plantilla utilizando la regla de emparejamiento de bases complementarias: la adenina se une a la timina y la citosina a la guanina. De esta manera, se forma una nueva doble hélice de ADN que es idéntica a la original.

Figura 3: síntesis de ADN que ocurren durante la fase S.

Después de que todo el ADN se ha descomprimido y sintetizado en dos nuevas hebras de ADN, la célula pasa de esta fase a la fase { G }_{ 1 } de la mitosis, o profase I de la meiosis.

Por qué la fase S es Importante

La síntesis de ADN debe ocurrir rápidamente, ya que los pares de bases no emparejadas de la cadena de ADN durante la replicación son vulnerables a mutágenos dañinos, que pueden conducir a anomalías genéticas, enfermedad celular o incluso muerte celular. Esta fase está altamente regulada, debido a su importancia en la conservación del material genético. Si hay algún daño en el ADN de una célula, puede ser identificado y reparado en la fase S.

Además de la replicación del ADN, los numerosos controles involucrados en garantizar el buen funcionamiento del espectáculo son cruciales para garantizar que la célula no pase más tiempo del necesario en esta fase. Cualquier retraso puede tener un efecto de cascada en las tasas de crecimiento, el reemplazo celular, y esto tendría implicaciones adversas para el organismo en su conjunto.

Revisión biológica

El ciclo celular es el proceso desde que una célula se forma por división, hasta el punto en que se divide en células hijas. Esto incluye mitosis o meiosis, e interfase. En un ciclo mitótico, la interfase se divide en una primera fase de separación ({ G} _ {1}), una fase (S) de síntesis y una segunda fase de separación ({ G }_{ 2}). Durante { G} _ { 1 } y { G} _ {2 } la célula crece y se sintetizan proteínas y enzimas. Durante la fase S, el ADN se sintetiza en el proceso de replicación del ADN. En el ciclo meiótico, la interfase se divide en interfase I e interfase II. La interfase I incluye una fase de separación (G) y una fase de síntesis (S), mientras que la interfase II incluye solo una fase de separación (G).

La fase S está regulada por complejos reguladores previos a la replicación, que indican dónde debe comenzar la síntesis de ADN; la proteína p16 y sus socios asociados, que inhiben que la célula entre en la fase S hasta que sea lo suficientemente grande; y las vías reguladoras durante la replicación del ADN. Los errores en esta fase pueden conducir a anomalías genéticas, enfermedades o muerte celular (muertes celulares no planificadas, que no deben confundirse con apoptosis). La fase S también es importante para la detección y corrección de daños en el ADN.

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