El ciclo celular | Biología celular (XI)

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.

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.

Ciclo celular y mitosis

La mitosis consiste en la distribución o segregación de los diferentes cromosomas duplicados entre dos células hijas.

- Fase G1: célula en reposo

La célula se encuentra en estado de reposo. En el interior del núcleo no se distinguen los cromosomas, que se componen cada uno de un filamento integrado por una única doble hélice de ADN. En esta fase el patrimonio genético de la célula es diploide; es decir, existen dos ejemplares de cada cromosoma, uno de origen materno y el otro de origen paterno.

- Fase S: síntesis y duplicación del ADN

La célula inicia la división; el ADN se sintetiza y se duplica, y cada cromosoma se desdobla en dos hebras totalmente idénticas, llamadas cromátidas hermanas, que conservan, sin embargo, la forma dispersa en el núcleo.

- Fase G2: cambios preparatorios para la mitosis

En consecuencia, la célula contiene en esta fase una cantidad de ADN que es el doble de la que contenía en la fase G1. Es probable que la célula experimente, durante esta fase, una serie de cambios que la preparen para la mitosis.

- Fase M: se inicia la mitosis propiamente dicha

Las células adquieren una forma redondeada característica y se hacen visibles al microscopio, iniciándose la mitosis propiamente dicha.

+ Profase

Durante la profase el nucleolo desaparece en el interior del núcleo; las dos hebras desdobladas de ADN empiezan a condensarse y a espiralizarse, tomando la apariencia de cromátidas hermanas. Éstas se unen por el centrómero, que está constituido por ADN con secuencias repetidas. El centríolo se desdobla y los dos nuevos centríolos se separan y se disponen en una situación diametralmente opuesta uno respecto de otro; mientras tanto, se forman entre ellos las finísimas fibras que constituyen el huso mitótico.

Las fibras del huso están a su vez constituidas por microtúbulos, es decir, por estructuras proteínicas formadas por tubilina.

+ Metafase

A continuación, durante la metafase, los centrómeros de las cromátidas hermanas se sitúan sobre las fibras del huso; cada tipo de cromosoma ocupa la misma situación en la placa metafásica en todas las divisiones. Los cromosomas se dirigen hacia los polos opuestos de la placa metafásica.

+ Anafase y telofase

Se entra entonces en la anafase, en la que las dos cromátidas hermanas se separan, segregándose y situándose en los dos polos opuestos; cuando cada una de ellas se ha convertido en un cromosoma independiente se alcanza, finalmente, la telofase, con los cromosomas completamente separados y agrupados en los dos polos. A su alrededor se forma la membrana nuclear de los dos nuevos núcleos. En este momento el citoplasma empieza también a separarse según un proceso conocido como citodiéresis.

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- Otros artículos sobre la reproducción de las células

+ El crecimiento de las células procariotas

+ La división celular

+ El ciclo celular de las células eucariotas

+ La mitosis

+ Los gametos

+ El "crossing over"

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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