Ciclo celular

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Tabla de Contenidos

El ciclo celular | Estímulos externos | Reloj Molecular | El punto R| Interacciones Moleculares | Represión del ciclo | p53 | Telómeros| Glosario| Bibliografía | Indice

El ciclo celular | Contenidos

A pesar de las diferencias entre procariotas y eucariotas, existen numerosos puntos en común entre la división celular de ambos tipos de células. Estos procesos básicos deben ocurrir en ambos tipos de células.

A continuación se resumen los hechos que acontecen en la células eucariotas.

El Ciclo Celular Eucariota engloba las siguientes secuencias

Comenzando a partirde la citocinésis la célula hija resulta pequeña y posee un bajo contenido de ATP resultante del gasto experimentado en el ciclo anterior. La acumulación del ATP necesario y el incremento de tamaño acontecen durante el intervalo (en inglés: gap) G1 de la interfase, la parte más larga del ciclo celular. Cuando adquiere el tamaño suficiente y el ATP necesario comienza la fase S, la célula sintetiza ADN (replicación del ADN) proceso que da como resultado final "un original y una copia" del ADN, destinadas a las dos células que se originan del proceso. Dado que el proceso de síntesis consume una gran cantidad de energía la célula entra nuevamente en un proceso de crecimiento y adquisición de ATP la fase G2. La energía adquirida durante la fase G2 se utiliza para el proceso de mitósis.

La regulación del ciclo ocurre de diferentes formas en las distintas células. Algunas de se dividen rapidamente, otras como la mayor parte de las células nerviosas pierden la capacidad de dividirse una vez que llegan a la madurez. Algunas, como las células hepáticas, conservan, aunque no la utilizan, su capacidad de división. Las células del higado se dividen si se remueve parte del hígado y su división continúa hasta que el hígado retorna a su tamaño normal.

Factores ambientales tales como cambios en la temperatura y el pH, disminución de los niveles de nutrientes llevan a la disminución de la velocidad de división celular. Cuando las células detienen su división generalmente lo hacen en una fase tardía de la G1 denominado el punto R (por restricción).

Estímulos externos | Contenidos

Las células normales se reproducen en respuesta a una " cascada" de señales que les envían los factores de crecimiento externo y detienen su división en respuesta a factores inhibidores que, obviamente, actuan también por medio de una cascada de señales .

Reloj molecular | Contenidos

Basados en las investigaciones realizadas en huevos de anfibios los investigadores imaginaron la existencia de un " reloj central bioquímico" u oscilador que "instruye" a los núcleos acerca de las funciones a cumplir para controlar las fases de la división.

El "reloj", formado por un conjunto de proteínas nucleares que interaccionan etre sí, integra los mensajes provenientes de las cascadas estimuladoras e inhibidoras y, si prevalece la cascada estimuladora, pone en marcha el programa de división celulas.

Para programar estos sucesos el " reloj del ciclo celular" se vale de diversas moléculas proteicas. Los dos " engranajes " moleculares de este reloj son

Estos "engranajes" se asocian entre sí e inician los "movimientos" que llevan a iniciar los diferentes estadios del ciclo celular. Por ejemplo en la G1 temprana las ciclinas del tipo D se unen a la CDK4 o CDK6 y el complejo resultante "libera" el freno que impedía la progresión hacia la G1 tardía y, por lo tanto, el pase a la fase S (el complejo ciclina D- CDK4/6 desarma un potente inhibidor de la progresión del ciclo: el formado por la proteína pRB y los factores de transcripción inactivos).

La progresión del ciclo depende en gran medida de que se alcancen niveles elevados de ciclinas,a saber en la siguiente secuencia:

  1. Ciclina D
  2. Ciclina E
  3. Ciclina A
  4. Ciclina B

El punto R | Contenidos

Un instante crucial del ciclo es el que ocurre en el punto R (por restrictivo) de la fase G1 momento en el cual la célula decide si debe o no avanzar en la prosecución del ciclo. La "llave" de este paso es un conmutador molecular que pasa de "apagado" a "encendido" .

El esquema muestra la forma en que ocurre esta conmutación :

Interaccciones moleculares | Contenidos


El esquema muestra las múltiples interacciones moleculares en el curso del ciclo celular. Mas allá del punto R se observa los cambios que ocurren para mantener el conmutador en "encendido".

Represión del ciclo | Contenidos

Por otra parte, diversas proteínas reprimen el ciclo al actuar como inhibidores .
  1. Control de la integridad del ADN
  2. Terminación correcta de las diferentes fase del ciclo
  3. Detención del "crecimiento celular" (duplicación celular) o senescencia
  4. Puesta en marcha del suicidio celular o apoptosis, cuando existe daño en el ADN o los sistemas de control se desregulan.

Telómeros | Contenidos

Es necesario señalar que existe un mecanismo destinado a "contar" el número de duplicaciones de una población celular, el mismo se encuentra presente en los extremos de los cromosomas en los segmentos denominados telómeros , estos telómeros se acortan un poquito cada vez que el cromosoma se replica. Cuando la disminución sobrepasa cierto límite suena una "alarma" que hace que las células entren en senescencia.

Glosario

ADN (ácido desoxirribonucleico)

Apoptosis: muerte celular programada, suicidio celular. Cuando ello ocurre la célula se enconge y desprende de sus vecinas. En su superficie aparecen burbujas (la célula parece hervir) y la cromatina se condensa formando una o varias manchas cerca de la membrana nuclear. Poco después se fragmenta en numerosos cuerpos apoptosicos que engloban fracciones de las células siendo finalmente fagocitados.

ATP (adenosín trifosfato): El principal producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar energía, consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa) y a tres fosfatos. Fórmula

Ciclinas: proteínas sintetizadas continuamente durante la interfase y degradadas súbitamente por enzimas al final de cada mitosis. Durante el ciclo celular su concentración fluctua. Y, al hacerlo actúan como reguladores de la actividad enzimática de las quinasas.

Citocinesis: es el proceso por el cual una célula se separa de la célula "hermana", lo que usualmente ocurre al final de la división celular.

CDK: iniciales del inglés para cyclin - dependent - kinases., que se traducen como quinasas dependientes de ciclinas

Eucariotas (del griego eu = bueno, verdadero; karyon = núcleo, nuez): organismos caracterizados por poseer células con un núcleo verdadero rodeado por membrana. El registro arqueológico muestra su presencia en rocas de aproximadamente 1.200 a 1500 millones de años de antigüedad

p16 y p21: proteínas que tienen esa denominación a causa de su peso molecular. Inhiben la actividad de fosforilación de los complejos cdk-ciclinas

pRB: proteína que bloquea la transcripción de genes necesarios para la proliferación celular. Su nombre deriva de una enfermedad genética: el RetinoBlastoma, donde su ausencia está relacionada con el desarrollo del tumor (hoy se sabe que esta relacionada con diferentes tumores)

Mitosis (del griego mitos = hebra): La división del núcleo y del material nuclear de una célula; se la divide usualmente en cuatro etapas: profase, metafase, anafase, y telofase. La copia de una célula. La mitosis ocurre únicamente en eucariotas. El ADN de la célula se duplica en la interfase y se distribuye durante las fases de la mitosis en las dos células resultantes de la división.

Procariotas (del latín pro = antes, del griego karyon = núcleo, nuez): Tipo de célula que carece de núcleo rodeado por membrana, posee un solo cromosoma circular y ribosomas que sedimentan a 70 S (los de los eucariotas lo hacen a 80S). Carecen de organelas rodeadas por membranas. Se consideran las primeras formas de vida sobre la Tierra, existen evidencias que indican que ya existían hace unos 3.500.000.000 años

Replicar: producir una copia muy parecida (facsímil)

Senescencia (del latín senectus = vejez)


Bibliografía

Cáncer del fenotipo mutador de microsatélites, ManuelPerucho, Investigación y Ciencia, Nro. 261, Junio, 1998

Suicidio celular en la salud y en la enfermedad, Richard C. Duke, David M. Ojcius y John Ding-E Young, Investigación y Ciencia, Nro. 245, Febrero, 1997

Así se produce el cáncer , Robert A. Weinberg, Investigación y Ciencia, Nro. 242, Noviembre, 1996

Factores de transcripción y control de la expresión génica, Antonio Celada, Investigación y Ciencia, Nro. 179, Agosto 1996

La división celular, Marie-Anne Félix, Eric Karsenti, Mundo Científico, Nro. 154, vol. 15, Febrero, 1995

Bases genéticas del cancer, Webster K. Cavenee y Raymond L. White, Investigación y Ciencia, Nro. 224, Mayo, 1995

Factores de transcripción específicos de tejido, José Luis Castrillo, Investigación y Ciencia, Nro. 186, Marzo 1992

El telómero humano, Robert K. Moyzis, Investigación y Ciencia, Nro. 181, Octubre 1991

Control del ciclo celular, Andrew W. Murray y Marc W. Kirschner, Investigación y Ciencia, Nro. 176, Mayo, 1991
 


Redacción y diagramación a cargo de :
Ing. Ana María Gonzalez, anitama39@yahoo.com
Dr. Jorge S. Raisman, lito@unne.edu.ar


Actualizado en Enero del 2000.

Reproducción autorizada unicamente con fines educativos.

Se agradecen comentarios y sugerencias.