El ciclo celular de las células eucariotas

A diferencia de las células procariotas, que se multiplican de modo continuado mientras lo permite el medio externo, las células eucariotas se dividen mucho más lentamente.

- Células que pierden su capacidad de multiplicarse o que se dividen constantemente

Incluso existen algunos tipos de células, como las neuronas, que pierden esta capacidad a causa de su elevado grado de especialización (diferenciación) y mueren sin haberse dividido nunca; o bien, células que sólo se ven inducidas a dividirse por la acción de estímulos particulares, como las células del hígado y las del tejido muscular y conectivo, que se regeneran para reparar los daños eventualmente sufridos; existen, finalmente, células que se dividen constantemente, como las células estaminales hematopoyéticas de la médula ósea, que después se diferencian en los distintos tipos celulares de la sangre: glóbulos rojos, glóbulos blancos, linfocitos, etc. Otro ejemplo de células para las que la frecuencia de división es elevada lo proporcionan las células basales de la epidermis.

- Células eucariotas que se dividen a mayor velocidad

Las células eucariotas que se dividen a mayor velocidad son las que regulan el desarrollo embrionario, pero su frecuencia de división disminuye progresivamente a medida que el embrión crece; de hecho, se admite como regla general que la capacidad de división de una célula disminuye drásticamente con el aumento de su nivel de diferenciación. De aquí que el intervalo entre una división y la siguiente varíe muchísimo para los distintos tipos de células, aun cuando los episodios a los que se ajusta la división se ordenen de acuerdo con un esquema rígido; estos episodios constituyen el ciclo celular. El ciclo celular de las células eucariotas consta de cuatro fases: G1, S, G2 y M.

- Funciones de las células en las fases G1 y G2: metabolismo y crecimiento

Durante las fases G1 y G2 (donde G quiere decir gap, "pausa") las células desempeñan las funciones normales del metabolismo y el crecimiento.

- Fase S: duplicación del ADN

La fase S (donde S significa síntesis) es el período en que se produce la duplicación del ADN y, en consecuencia, de los cromosomas de la célula: la fase S va precedida por la fase G1 y seguida por la fase G2.

- Fase M: proceso de mitosis

En la fase M (donde M significa mitosis) se produce el proceso de la mitosis, durante el cual el núcleo se divide, y a continuación tiene lugar la generación propiamente dicha de dos células hijas con idéntica dotación cromosómica. Muchos tipos de células permanecen indefinidamente en la fase G1, sin duplicar nunca su material genético; se dice que estas células han salido del ciclo celular y están en fase G0. En casos excepcionales, la célula puede regresar a G1 y reemprender el ciclo de crecimiento y división.

- La duración del ciclo celular es variable

Experimentos realizados con cultivos in vitro de células eucariotas han demostrado que la duración del ciclo celular es variable; por ejemplo, los fibroblastos humanos necesitan unas 16 horas para desarrollar su ciclo celular, mientras que los del ratón necesitan dieciocho horas; las células del colon humano tardan treinta y nueve horas en completar el ciclo, mientras que las del duodeno del ratón lo hacen en diez horas.

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Los genes de los eucariotas

Los genes se transcriben y se traducen en las respectivas proteínas: de hecho, son segmentos del ADN cuya secuencia se descodifica mediante la lectura continua de tres nucleótidos adyacentes (los tripletes), traduciéndose después en aminoácidos. Así pues, existe una correspondencia lineal entre los nucleótidos del gen y los aminoácidos de la proteína codificada por él: al primer triplete le corresponde el primer aminoácido; al segundo, el segundo aminoácido, y así sucesivamente. La correspondencia entre la secuencia de nucleótidos del gen y la de aminoácidos de la proteína se llama colinealidad y sólo se cumple para los genes de los procariotas y de los virus.

- 1977: se aislan y secuencian los genes de las células eucariotas

En 1977, cuando las técnicas del ADN recombinante permitieron aislar y secuenciar los genes de las células eucariotas, se verificó con sorpresa que en ellas no se cumplía la colinealidad: la sucesión de los tripletes que determinaban los aminoácidos quedaba interrumpida por secuencias "sin sentido", es decir, por secuencias que no se traducían en la proteína. La presencia de estas secuencias interpuestas, con una longitud de centenares de bases, interrumpía a trechos el mensaje genético y anulaba la relación lineal entre genes y proteínas. Se han encontrado secuencias interpuestas en los genes de todos los eucariotas, razón por la cual se dice que son genes discontinuos.

- Función de las secuencias de genes

La función de las secuencias interpuestas está por determinar: se cree que poseen funciones de regulación en la expresión de los genes, ya que, de hecho, el ARN mensajero las transcribe, pero inmediatamente quedan eliminadas, antes de traducirse en la proteína. Las porciones de los genes discontinuos que se traducen en aminoácidos se llaman exones porque son porciones en las que el gen se expresa, mientras que las secuencias interpuestas del mismo gen que no se traducen se llaman intrones.

- Proceso de transcripción para los genes eucariotas

Antes se ha explicado cómo tiene lugar el proceso de transcripción para los genes no discontinuos de las células procariotas; pero ¿qué sucede con los genes eucariotas? La transcripción no "salta" de una secuencia a otra en el interior de los genes, por lo que éstos son transcritos íntegramente por el ARN precursor (que, en este caso, no se llama todavía mensajero, ya que transporta secuencias que resultarán eliminadas); así pues, este ARN "inmaduro" transporta secuencias que han de traducirse, alternadas con secuencias que han de eliminarse. En ese momento interviene un mecanismo de modificación del ARN precursor y se eliminan las partes que no codifican, mientras que las que codifican se cosen unas con otras: este proceso se llama splicing, que significa literalmente "cortar y coser".

Determinadas enzimas cortan las secuencias que han de descartarse, mientras que otros empalman los extremos de aquellas secuencias que han de conservarse. El procedimiento del ARN mensajero se ha de producir con extremada precisión: si uno de los cortes se desfasara siquiera un solo nucleótido, se produciría un desfase en la lectura de todos los tripletes sucesivos, con la consiguientes pérdida de significado del código de toda la proteína que ha de sintetizarse. La incorporación o la pérdida de nucleótidos (llamadas respectivamente inserción y deleción o supresión) dentro de la secuencia codificante puede efectivamente alterar el significado de todos los tripletes posteriores a la variación, con grave perjuicio de la proteína que ha de traducirse. Así pues, es evidente que la preparación del ARNm que ha de traducirse en proteínas constituye un proceso mucho más complejo en las células eucariotas que en las bacterias.

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