sábado, 5 de septiembre de 2015

Introducción a la biología celular (XI): el ciclo celular



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Las células de un organismo no permanecen fijas en un estado determinado. Al menos una vez durante su desarrollo pasan por una serie de etapas que constituyen el denominado ciclo celular. La finalidad de este ciclo es llevar a la célula a un estado de división celular para generar células hijas, y a continuación, devolverle al estado inicial de reposo. Hay, por tanto, dos etapas importantes; la división y el reposo o interfase. Dado que este ciclo persigue generar células hijas, el contenido de la célula madre que se encuentra en el ciclo tendrá que duplicarse. Una vez que tenga lugar la división se producirá el reparto.

Ciclo celular y biologia

Existen cuatro etapas dentro del ciclo: G1, S, G2 y M; las tres primeras constituyen la interfase, la última la división. Cuando una célula no se va a dividir, sale del ciclo y se estaciona o se sitúa en un estado G0. Esto explica porqué la duración de los ciclos celulares son tan cambiantes. Así, una neurona no se divide y, por tanto, se queda de por vida en G0, mientras que una bacteria se divide cada 20 minutos en condiciones óptimas al encontrarse dentro del ciclo.

La primera fase es la G1, donde la célula comienza a sintetizar las proteínas y enzimas que luego utilizará en el ciclo. En esta etapa se produce la duplicación del centriolo. Tras ella, la fase S tiene como misión duplicar el ADN.

Antes de la última fase, la célula pasa por una etapa G2, donde tiene lugar la síntesis de las últimas proteínas necesarias para que tenga lugar la división en la etapa M. Aquí se produce el reparto de todo el material de la célula. Hay dos divisiones, la del citoplasma, que se denomina citocinesis, y la del núcleo, llamada cariocinesis o mitosis.

- Mitosis


La mitosis es la reproducción asexual de eucariotas. A partir de una célula madre se generan dos células hijas por división de la célula. La dotación cromosómica, el número de cromosomas de una célula, de las células hijas debe ser idéntica a la célula madre. Por esta razón, y dado que la mitosis supone una reducción a la mitad del material genético, existe una fase S de duplicación antes de la mitosis. De esta forma se consigue mantener el mismo número de cromosomas entre las células hijas y la célula madre.

La célula madre es una célula diploide, es decir, tiene dos juegos o conjuntos de cromosomas. Así, por ejemplo, existen dos cromosomas, 5, dos cromosomas 6, etc. A cada pareja de cromosomas repetidos se les denomina cromosomas homólogos.

La mitosis consta de las siguientes fases: profase, metafase, anafase y telofase.

+ Profase


La cromatina de la interfase comienza a condensarse progresivamente hasta que forma los cromosomas metafásicos. Cada cromosoma se duplicó en la fase S y ahora consta de dos cromátidas hermanas unidas por un centrómero. Los nucleolos desaparecen y la membrana nuclear prácticamente también. Los centriolos duplicados se separan hacia los extremos o polos de la célula. A partir de ellos se forma el huso mitótico, estructura de microtúbulos responsable de la separación de los cromosomas.

+ Metafase


En la metafase cada cromátida del cromosoma se sitúa en forma de V con el centrómero en el vértice dirigido hacia el huso. Se alinean en el ecuador de la célula.

+ Anafase


En la anafase comienza la separación hacia polos opuestos de las cromátidas del cromosoma. Cada cromátida es en estos momentos un nuevo cromosoma. Recordar que una molécula de ADN constituye una cromátida y que tras la fase de síntesis, duplicación o replicación el nuevo cromosoma está constituido por dos cromátidas, que en esta fase se separan.

+ Telofase


La telofase es la fase final de la mitosis, e inversa a la etapa de la profase. Los cromosomas (ahora formados por una sola cromátida) comienzan a descondensarse, la membrana celular y los nucleolos se forman de nuevo, y el huso desaparece.

Por lo general en esta fase comienza la citocinesis, el citoplasma se divide para dar dos células hijas idénticas, cada una de ellas con la misma dotación cromosómica e iguales orgánulos.

- Meiosis


Este proceso de división celular ocurre sólo en las líneas germinales, es la reproducción sexual. El objetivo de la meiosis es generar células haploides (solo presenta un juego de cromosomas) que reciben el nombre de gametos. La razón parece clara. Si en la fecundación se uniesen células diploides para generar un nuevo individuo, éste tendría más cromosomas que sus progenitores. Por esta razón la meiosis son dos divisiones consecutivas (meiosis I y II), sin pasar por ninguna fase S intermedia, para que los gametos formados al tener la mitad de cromosomas, cuando se unan para formar el cigoto en la fecundación den un individuo diploide.

Por ejemplo, en humanos el número normal de cromosomas es de 46, que representan dos juegos cromosómicos. Por esta razón, se habla muchas veces de 23 pares. Tras la meiosis, que tiene lugar solamente en los órganos sexuales o gónadas (testículos y ovarios), las células resultantes o gametos tendrán 23 cromosomas, un sólo juego de cromosomas. Cuando los gametos (espermatozoide y óvulo) se unen, aportan, cada uno de ellos, sus 23 cromosomas. Así, el nuevo individuo tendrá también 46 cromosomas, dos juegos cromosómicos, como sus progenitores.

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- Artículos de la serie sobre biología celular


+ Introducción a la biología celular (I): la organización celular

+ Introducción a la biología celular (II): la membrana plasmática

+ Introducción a la biología celular (III): el citoplasma y los ribosomas

+ Introducción a la biología celular (IV): el retículo endoplasmático

+ Introducción a la biología celular (V): el complejo o aparato de Golgi

+ Introducción a la biología celular (VI): lisosomas y peroxisomas

+ Introducción a la biología celular (VII): las mitocondrias

+ Introducción a la biología celular (VIII): el citoesqueleto

+ Introducción a la biología celular (IX): el núcleo celular

+ Introducción a la biología celular (X): la célula vegetal