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El Ciclo Celular

• El ciclo celular es la secuencia de eventos que ocurren durante la vida de una célula, dividido en interfase y división en eucariotas.
• La división (fase M) consiste en la mitosis o división del núcleo, seguida de la citocinesis o división del citoplasma.
• La interfase es el período entre dos divisiones (fases M), subdividido en tres fases: G1, S y G2.
• Durante la interfase ocurre el crecimiento celular, la transcripción, la traducción y la síntesis de proteínas necesarias.

Fases de la Interfase

• Fase G1: Es la primera fase del ciclo, que se caracteriza por el crecimiento celular, la síntesis de proteínas y ARN.
• La fase G1 es el período entre el final de una división y el inicio de la síntesis de ADN, durando un tiempo variable.
• En la fase G1, la célula somática duplica su tamaño y masa sintetizando todos sus componentes a través de la expresión génica.
• Fase S: Ocurre la replicación o síntesis del ADN, resultando en que cada cromosoma se forme con dos cromátidas idénticas.
• En la fase S, la duplicación del ADN conlleva la duplicación de proteínas nucleares, duplicando la cantidad presente al principio.
• Fase G2: Es la segunda fase de crecimiento, donde continúa la producción de proteínas y ARN.
• Al final de la fase G2, se observan cambios microscópicos en la estructura celular que indican el inicio de la división celular, como la duplicación de los centríolos.

Control y Transiciones del Ciclo Celular

• El ciclo celular es vigilado en cada paso, con puntos de chequeo que aseguran que se cumplan las condiciones para avanzar.
• Si no se cumplen las condiciones en los puntos de chequeo, el ciclo se detiene y la célula intenta reparar el daño o muere.
• Existen cuatro transiciones principales en el ciclo celular:
• Paso de G0 a G1 / comienzo de la proliferación.
• Paso de G1 a S / iniciación de la replicación.
• Paso de G2 a M / iniciación de la mitosis.
• Paso de metafase a anafase.
• Las células pueden entrar en un período de reposo especializado denominado G0 en el punto de control de G1.
• En la fase G0 la célula permanece por tiempo indefinido realizando sus funciones, como las células nerviosas.

Cariocinesis

• Cariocinesis es la división del núcleo.
• Apoptosis es la muerte celular programada, cuyo objetivo es eliminar células dañadas o envejecidas.
• En la apoptosis, las células dañadas son rodeadas por la membrana y eliminadas por fagocitosis, reduciendo su volumen y sufriendo alteraciones celulares.

Cáncer y el Control del Ciclo Celular

• El cáncer es causado por la proliferación anormal de células debido a factores físicos, químicos, genéticos o biológicos que desregulan el ciclo celular.
• El ciclo celular tiene puntos de control regulados por proteínas, incluidas las Cdk.
• El inicio del ciclo requiere factores de crecimiento que alteran la actividad enzimática de proteínas, como Cdk, implicadas en su inactivación.
• El cáncer puede desarrollarse por:
• Mutaciones en genes que codifican para proteínas de control del ciclo celular (Cdk), causando su sobreexpresión.
• Mutaciones en genes que codifican proteínas reguladoras del ciclo celular y que pueden ser heredadas.
• Mutaciones en genes implicados en la reparación de daños en ADN, interacción con agentes químicos o actividad de la telomerasa.
• Inactivación de la expresión o mutaciones en genes supresores de tumores.
• Virus portadores de genes que codifican proteínas que actúan sobre las Cdk, causando su sobreexpresión o inhibiéndola (sarcófagos de Kaposi y virus del papiloma humano).
• Virus portadores de protooncogenes.

Protooncogenes y Cáncer

• Los protooncogenes son genes normales que controlan el ciclo celular, la división y la diferenciación celular.
• Los oncogenes derivan de protooncogenes mutados o alterados, causando una regulación incorrecta del ciclo, la división o la transmisión de señales en la diferenciación.
• Algunos tumores malignos pueden expandirse e invadir otros tejidos (metástasis).

La Mitosis

• El cáncer es una enfermedad multifactorial influenciada por deficiencias nutricionales, agentes mutagénicos (radiaciones, tabaco) y factores internos.
• En la mitosis, dos células hijas con la misma dotación cromosómica se producen a partir de la división del núcleo celular.
• A partir de una célula diploide (2n), se obtienen dos células hijas también diploides (2n).
• El objetivo de la mitosis es el crecimiento y la regeneración tisular en pluricelulares, manteniendo el número de cromosomas. En unicelulares, la mitosis es reproducción.
• Durante la mitosis, la membrana nuclear desaparece (mitosis abierta), pero en algunos chromistas, protozoos y hongos permanece (mitosis cerrada).
• En humanos, la mitosis de una célula somática 2n=46 cromosomas origina dos células 2n=46 cromátidas, que tras el período S de la interfase tendrán una dotación genética de 2n=46 cromosomas.

Fases de la Mitosis

• La mitosis es un proceso continuo, aunque se divide en cuatro fases para su estudio: profase, metafase, anafase y telofase.
• Profase:
• La envoltura nuclear se desorganiza y se disgrega en vesículas.
• La cromatina comienza a condensarse, haciendo visibles los cromosomas formados por dos cromátidas hermanas.
• El nucléolo deja de ser visible al condensarse la cromatina y formar parte de los cromosomas.
• Los centrosomas se separan y se mueven hacia los polos opuestos, originando los dos polos del huso acromático o mitótico.
• Los centrosomas forman microtúbulos por polimerización de tubulina, dirigiéndose al centro de la célula, y se forman microtúbulos interpolares al contactar los centrosomas de polos opuestos.
• Al final de la profase se forman los cinetocoros en la región del centrómero.
• Metafase:
• La membrana nuclear y el nucléolo ya no son visibles.
• Los cromosomas están en su máximo grado de condensación.
• Algunos microtúbulos de los centrosomas se unen a los cromosomas por los cinetocoros, formando los microtúbulos del cinetocoro.
• El huso mitótico está formado por microtúbulos interpolares, microtúbulos del cinetocoro, y microtúbulos del áster que rodean los centriolos.
• Los cromosomas, en su máximo grado de condensación, se alinean en el ecuador formando la placa metafásica. Los microtúbulos de ambos cinetocoros de un mismo cromosoma se dirigen a polos opuestos.
• Anafase:
• Los microtúbulos del cinetocoro se acortan por despolimerización, separando las cromátidas hermanas que son arrastradas a polos opuestos del huso.
• Los microtúbulos interpolares se alargan, alejando los polos de la célula.
• Telofase:
• Las cromátidas llegan a los polos opuestos de la célula.
• Se reconstruye la envoltura nuclear alrededor de los dos grupos de cromátidas, agrupándose y fusionándose las vesículas con la lámina nuclear.
• Las cromátidas se descondensan para recuperar el estado de cromatina.
• Se reanuda la transcripción y el nucléolo vuelve a ser visible.
• Los microtúbulos del cinetocoro se desensamblan y los microtúbulos interpolares continúan alargándose.
• Citocinesis:
• La citocinesis es la división del citoplasma y la separación en dos células hijas, comenzando en la telofase y ocurriendo de forma diferente en células animales o vegetales.
• En células animales la actina y la miosina forman un anillo contráctil en el ecuador de la célula, provocando un surco de división y el estrangulamiento en dos células hijas.
• En células vegetales ocurre la condensación de vesículas Golgi con precursores de la lámina media y pared celular, formando el fragmoplasto.
• Las mitocondrias y los cloroplastos se duplican y se reparten, mientras que los sistemas membranosos se fragmentan en las células hijas
• Tras la mitosis y la citocinesis, se obtienen dos células hijas con la misma información genética que la célula progenitora.

Diferencias entre Mitosis Animal y Vegetal

• Mitosis Astral vs. Anastral: La mitosis en células animales es astral porque los microtúbulos del huso provienen del centrosoma. En células vegetales es anastral porque no hay centrosoma y los microtúbulos proceden de zonas densas cercanas al núcleo.
• Citocinesis: En células animales ocurre estrangulamiento por un anillo contráctil de actina y miosina, mientras que en células vegetales se produce mediante la formación del fragmoplasto.

La Meiosis

• La meiosis es un tipo especial de división celular que ocurre en células de la línea germinal de especies con reproducción sexual diploides (2n).
• A partir de una célula diploide, la meiosis produce cuatro células haploides (n), los gametos tras dos divisiones sucesivas sin duplicación del material hereditario.
• Meiosis I:
• Durante la profase I ocurre el intercambio de material genético entre cromosomas homólogos derivando en una recombinación genética.
• En la anafase I, se segregan cromosomas homólogos a las células hijas, reduciendo el número de cromosomas a la mitad.

Fases de la Meiosis I

• Profase I:
• La cromatina comienza a condensarse, haciendo visibles los cromosomas formados.
• Ocurre la sinapsis, un apareamiento entre cromosomas homólogos donde interviene la envoltura nuclear.
• Cada par de cromosomas homólogos apareados forma un bivalente o tétrada con cuatro cromátidas y dos centrómeros, mantenidos unidos por el complejo sinaptonémico.
• En el complejo sinaptonémico, se observan gránulos densos con enzimas que catalizan el sobrecruzamiento.
• Las cromátidas no hermanas de cromosomas homólogos se entrecruzan e intercambian segmentos de ADN, proceso de recombinación genética.
• El complejo sinaptonémico se desorganiza y desaparece, pero los cromosomas homólogos tienden a permanecer unidos por estructuras en forma de X denominadas quiasmas.
• En la profase I, la envoltura nuclear se desorganiza formando vesículas y el nucléolo desaparece.
• Las cormátidas hermanas están unidas por los centrómeros y las no hermanas que sufrieron sobrecruzamiento, están unidas por los quiasmas Se inicia la formación del huso meiótico.
• Metafase I:
• Los microtúbulos interpolares unen los centrómeros de los polos opuestos y los bivalentes se sitúan en el ecuador del huso formando la placa metafásica.
• Los microtúbulos de ambos cinetocoros de un cromosoma se dirigen al mismo polo, mientras que los microtúbulos de su cromosoma homólogo se dirigen al polo opuesto.
• Los bivalentes aún permanecen unidos por los quiasmas.
• Anafase I:
• Los microtúbulos de los cinetocoros se despolimerizan y los cromosomas homólogos, liberados de la cohesión en los quiasmas, emigran a polos opuestos.
• Cada cromosoma paterno y materno de cada bivalente se segregan al azar.Los cromosomas homólogos presentan sus cromátidas recombinadas.
• Telofase I:
• Los cromosomas llegan a los polos de la célula y sufren una pequeña descondensación.
• Se reconstruye la envoltura nuclear alrededor de los grupos de cromosomas y el nucléolo vuelve a ser visible.
• Al final de la meiosis I, se obtienen dos células hijas haploides con cromátidas hermanas no idénticas por recombinación.
• Segunda División Meiótica (Meiosis II):
• Las cromátidas hermanas se segregan a las células hijas.
• Profase II: la cromatina se condensa y forma los cromosomas
• la membrana nuclear y el nucléolo desaparece : caso de que se haya formado) y el centrosoma se duplica y se forman los microtúbulos del huso acromático.
• Metafase: los cromosomas se disponen en la placa metafásica
• Los microtúbulos de ambos cinetocoros de un cromosoma se dirigen a los polos opuestos.
• Anafase: los microtúbulos de los cinetocoros se despolimerizan y las cromátidas hermanas emigran a los polos opuestos
• Telofase: Las cromátidas llegan a los polos de la célula y se descondensan hasta ser cromatina
• Se reconstruye la envoltura nuclear y el nucleolo se vuelve visible

Objetivos de la Meiosis y Fases Finales

• Durante la fase S de la interfase, cada molécula de ADN que construye una cromátida, se duplica originando dos cromátidas idénticas unidas por el centrómero.
• En la ovulación interrumpe el primera división en el desarrollo embrionario y finaliza cada mes a partir de la pubertad, con la liberación de un ovocito secundario. La segunda división se termina después de la fecundación.
• Objetivos:
  • Mantener el número de cromosomas de una especie. Si no en cada fecundación se duplicaría el número de cromosomas.
  • Aumentar la variabilidad genética que tiene gran importancia en la evolución, pues permite que una especie tenga mayor posibilidad de adaptación al medio.
• La variabilidad se debe a: la recombinación genética de la profase I, la segregación al azar de los cromosomas en la anafase I y la segregación al azar de las cromátidas en la anafase II

Diferencias entre Mitosis y Meiosis

• Células: Mitosis ocurre en células somáticas y unicelulares, mientras que la meiosis ocurre en células germinales.
• Fases: La mitosis tiene 4 fases (profase, metafase, anafase y telofase), mientras que la meiosis tiene 8 fases (Profase lys,metafase I y II, anafase lyll, telofase l y ll).
• Resultado: La mitosis produce 2 células diploides, mientras que la meiosis produce 4 células haploides.