Ciclo Celular: Fases, Control y Meiosis

Ciclo Celular

El ciclo celular es el conjunto de etapas que se suceden en una célula desde que aparece como consecuencia de la división de otra anterior, hasta que ella misma se divide. Consta de dos etapas principales: la interfase y la división.

Interfase

Es el período de reposo (no división) y el que ocupa más tiempo en la vida de la célula (90%). Es un período de síntesis donde la célula desarrolla sus funciones.

Períodos de la interfase:

• G1: Período de crecimiento y síntesis celular. Al final está el punto R (restricción). Si se sobrepasa, la célula comienza a replicar el ADN y se divide. Hay células que nunca lo sobrepasan, entrando en la fase G0 (células musculares, nerviosas, adipocitos...). Al final del período G1, la célula se prepara para duplicar su ADN.
• S: Duplicación del material genético. Tiene una duración fija.
• G2: Preparación para la división.

Control del ciclo celular

Se controla a tres niveles:

• Nivel enzimático: El principal punto de control es el punto R. Durante G1 se fabrican enzimas (ciclinas y quinasas) que, cuando sobrepasan una concentración determinada, desencadenan la duplicación del ADN.
• Nivel químico/genético: Ciertas sustancias llamadas factores de crecimiento desencadenan la síntesis de ADN. Los factores de crecimiento son proteínas que se fabrican cuando se activan ciertos genes. Una hormona u otra sustancia puede provocar la activación de estos genes.
• Otros factores: Tamaño celular, contacto con otras células (si la célula está en contacto con otras no se divide), temperatura, edad, presencia de nutrientes.

Puntos de control del ciclo celular

• Punto R: Entre G1 y S. Controla si hay daño en el ADN y si el tamaño es adecuado.
• Punto G2: Entre G2 y mitosis. Controla si el ADN tiene daños como consecuencia de la replicación.
• Punto M: En la metafase mitótica. Controla que los cromosomas estén alineados correctamente.

Hay células que nunca sobrepasan el punto R, permaneciendo indefinidamente en G0 (ej: neuronas y células musculares). Otras células están temporalmente en G0 y luego superan el punto R (tras un estímulo) y continúan con el ciclo celular (ej: ovogonias). Hay células que siempre sobrepasan el punto R, como las células madre o las células cancerosas.

Apoptosis

Es la muerte celular programada que se produce en células defectuosas, en células que sobran en el individuo adulto, o durante el desarrollo embrionario (ej: membrana interdigital en humanos, metamorfosis de anfibios e insectos).

Proceso:

1. Se producen proteínas que fragmentan el ADN.
2. La célula pierde agua (se ven como burbujas).
3. La célula se fragmenta en cuerpos apoptóticos que son fagocitados por células del sistema inmunitario.

Mitosis

La mitosis es la división del núcleo.

Función:

• En organismos unicelulares, forma parte del mecanismo de reproducción asexual.
• En organismos pluricelulares, es un mecanismo de crecimiento o de renovación celular.

La mitosis es la división de una célula madre en dos células hijas idénticas entre ellas y a la célula madre. Se divide para su estudio en cuatro fases:

Profase

• Se condensa la cromatina para formar cromosomas.
• Se duplican los centriolos y cada par emigra a un polo de la célula.
• Se forman las fibras del huso mitótico.
• El nucléolo desaparece.
• La membrana nuclear desaparece.

Metafase

Los cromosomas, unidos a las fibras del huso por los cinetocoros, se colocan en el ecuador de la célula formando la placa ecuatorial o placa metafásica.

Anafase

Los microtúbulos cinetocóricos se acortan, tirando de las cromátidas hermanas hacia cada polo hasta que los centrómeros se rompen y las cromátidas se separan (ahora son cromosomas independientes).

Telofase

• Los cromosomas se descondensan.
• Se forman los nucléolos.
• Desaparece el huso mitótico.
• Reaparecen nuevas membranas nucleares alrededor de cada grupo de cromosomas.

Citocinesis

Es la división del citoplasma. Ocurre normalmente tras la mitosis (si no ocurre, se origina una célula binucleada, que puede continuar con varias mitosis sucesivas). Sucede de manera diferente en células animales y vegetales:

• Animales: Por estrangulación del citoplasma debido al anillo contráctil.
• Vegetales: Por tabicación. Se forma la lámina media a partir del fragmoplasto y posteriormente cada célula deposita celulosa y fabrica la pared primaria.

Meiosis

Es la división de una célula diploide para dar cuatro células haploides, con distinta combinación genética. En el ciclo diplonte, la meiosis es gamética, sirve para formar gametos. Los gametos tienen que tener la mitad de cromosomas para que en la fecundación no se duplique la dotación cromosómica de la especie.

La meiosis son dos divisiones sucesivas:

• División meiótica I: Es reduccional. Las dos células hijas tienen la mitad de cromosomas que la célula madre.
• División meiótica II: Es parecida a una mitosis.

Recordar que los cromosomas se han duplicado en la fase S.

División meiótica I (la división más importante y más larga)

Hay cuatro etapas:

Profase I

• La membrana nuclear permanece intacta hasta el final de la profase.
• Los centriolos se duplican y emigran a los polos.
• El nucléolo no desaparece hasta el final.
• Los cromosomas no se hacen visibles (no se condensan totalmente) hasta el final.

Se divide en cinco períodos:

• Leptotene: Los cromosomas están muy descondensados y no se distinguen las cromátidas.
• Zigotene: Cada cromosoma se une a su homólogo mediante un complejo proteico llamado complejo sinaptonémico.
• Paquitene: Las cromátidas homólogas intercambian fragmentos de ADN al azar, mediante un proceso llamado sobrecruzamiento.
• Diplotene: Los complejos sinaptonémicos desaparecen y los cromosomas se separan un poco, permaneciendo unidos solo por los puntos de recombinación (quiasmas).
• Diacinesis: Los cromosomas aparecen condensados y unidos por los quiasmas. La membrana nuclear desaparece.

Metafase I

• Las parejas de homólogos se sitúan en el ecuador de la célula formando la placa ecuatorial.
• El plano ecuatorial no corta los centrómeros, sino los quiasmas.

Anafase I

Las fibras del huso se acortan tirando de los cromosomas y rompiendo los quiasmas. Los cromosomas homólogos se separan.

Telofase I

• Los cromosomas se descondensan.
• Desaparece el huso.
• Aparecen nucléolos y nuevas membranas nucleares.

El resultado de la primera división meiótica son dos células haploides, con la mitad de cromosomas, aunque los cromosomas están duplicados. Entre la primera y la segunda división meiótica no hay fase S.

División meiótica II

Profase II

• Los cromosomas se condensan.
• El nucléolo desaparece.
• La membrana nuclear desaparece.
• Aparece el huso, perpendicular al anterior.

Metafase II

Los cromosomas se sitúan en el ecuador de la célula.

Anafase II

Las cromátidas se separan.

Telofase II

• Se forman nuevas membranas nucleares.
• Se descondensan los cromosomas.
• Desaparece el huso.
• Aparecen nucléolos.

Citocinesis

Resultado final: cuatro células haploides con distinta combinación genética.