Intenta recordar tu infancia, sobre todo los momentos en los que estabas jugando, ¿te raspaste la piel alguna vez? Incluso siendo adolescentes o adultos, podemos lastimarnos y tener heridas abiertas, pero sabemos que se curarán. ¿Cómo es que esta piel vuelve? Las células de la piel que quedan tienen mucho trabajo que hacer. Estas células tendrán que producir clones, copias de sí mismas por medio de la división celular, que es parte del proceso llamado ciclo celular.
- Este artículo trata sobre las etapas que ocurren en la vida de una célula, es decir, en su ciclo celular.
- Primero veremos qué es el ciclo celular y, de forma general, sus características.
- Luego, describiremos las fases del ciclo celular que son la interfase y la fase M o mitótica.
- Seguiremos con la regulación del ciclo celular.
- Terminaremos con las alteraciones al ciclo celular, cuando la regulación no funciona correctamente.
¿Qué es el ciclo celular?
El ciclo celular es la secuencia ordenada de cambios o etapas que ocurren en una célula desde que se forma hasta que se divide para dar origen a otras células.
Características del ciclo celular
Veamos las características del ciclo celular de las células eucariotas:
- Todas las células tienen un ciclo celular, pero en organismos unicelulares, es equivalente a su ciclo de vida.
- El período de tiempo que tarda un ciclo celular es variado y depende del tipo de célula y sus funciones.
- El ciclo celular incluye un período donde la célula realiza sus funciones normales, llamado interfase, y un período de división celular. Sin embargo, algunas células que ya no se dividen en un individuo adulto, entran en un período de quiescencia donde pueden seguir funcionando, pero ya no pasan a la fase de división celular, por lo que, en principio, su ciclo celular está detenido.
- El ciclo celular está estrictamente regulado porque si la célula no cumple las condiciones para dividirse de forma normal, el resultado puede ser que la célula sea inviable, la muerte celular, o el desarrollo de alteraciones como el cáncer.
Fases del ciclo celular
Las fases del ciclo celular son dos: la interfase y la fase mitótica. Estas se dividen a su vez en subfases como indica la siguiente tabla (ver Fig. 1).
Fase | Subfases |
Interfase | Fase G1 |
Fase S |
Fase G2 |
Fase mitótica | Profase |
Prometafase |
Metafase |
Anafase |
Telofase |
Tabla 1: Las fases y subfases del ciclo celular.
Exploremos más a fondo cada una de estas fases y subfases del ciclo celular.
Interfase
La interfase es la etapa más larga del ciclo celular, en la que la célula crece, realiza sus funciones esenciales y se prepara para la división. La interfase se divide en tres subfases: primera fase intermedia (G1), fase de síntesis (fase S) y segunda fase intermedia (G2). A continuación se describen brevemente estas fases del ciclo celular:
La interfase puede representar hasta el 90 % del tiempo que tarda el ciclo celular (Campbell). La G de la primera y última fase provienen del inglés gap, que significa intervalo.
Fig. 1: El ciclo celular ocurre en dos fases, la interfase y la fase mitótica, cada una con subfases.
Fase G1 del ciclo celular
En la fase G1 o primera fase de intervalo, la célula ejecuta todas sus funciones necesarias y crece. Las principales actividades que ocurren son:
- Acumula energía y sintetiza proteínas para prepararse para la fase de síntesis.
- La célula crece hasta ser lo suficientemente grande como para dividirse en dos.
- Existe un primer punto de control celular que garantiza que la célula está lista para pasar a la fase S.
Fase G0
Inmediatamente después de la división celular por mitosis, la nueva célula debería entrar a la fase G1 de la interfase. Sin embargo, también puede entrar en una etapa quiescente llamada Fase cero (G0) del ciclo celular, y no continuará dividiéndose activamente.
- Puede tratarse de una etapa temporal mientras el organismo está sometido a estrés, antes de que la célula pase a G1 tras algún estímulo externo.
- O puede ser permanente en el caso de las células cardíacas y algunas células nerviosas que ya no se dividen una vez que están completamente formadas.
Fase S del ciclo celular
Fase S significa fase de síntesis donde la célula replica el ADN, haciendo una copia exacta de todos los cromosomas. Los orgánulos celulares llamados centrosomas se duplican también en esta fase.
Los cromosomas forman ahora la reconocible forma de X, pero aún no son visibles porque la cromatina aún está desenrollada. Cada mitad de la X es una copia completa del otro lado y se llaman cromátidas hermanas.
Fase G2 del ciclo celular
En la fase G2 o segunda fase de intervalo, la célula sigue creciendo y acumulando energía para la fase mitótica. Es la etapa más corta de la interfase.
En mamíferos dura aproximadamente tres horas.
- Los orgánulos se duplican para cada célula hija, incluyendo los centriolos.
- Parte del citoesqueleto se desmantela en sus microtúbulos que se utilizarán durante la mitosis.
- Un segundo punto de control celular garantiza que la célula está lista para entrar en la fase mitótica.
Ciclo celular y mitosis
La fase mitótica es la etapa donde ocurre la mitosis en el ciclo celular, la división celular donde la célula separa sus cromosomas y sus componentes celulares para dar lugar a dos células hijas. La fase mitótica consta de dos subfases: la mitosis y la citocinesis.
- La mitosis: también llamada cariocinesis, es la división del núcleo donde los cromosomas (cromátidas hermanas) se separan. Tiene lugar en cinco subfases: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase.
A continuación, describiremos brevemente el proceso principal que ocurre en cada subfase de la mitosis, para poder entender mejor el resto del artículo:
- Profase: El material que forma los cromosomas se condensa por lo que ya son visibles. Empieza a formarse un huso llamado mitótico o acromático, una estructura formada de microtúbulos que servirá para el desplazamiento de los cromosomas.
- Prometafase: se desintegra la membrana nuclear y se forma una estructura proteica llamada cinetocoro en la parte central de cada cromosoma.
- Metafase: El huso ya está formado y los cromosomas se alinean en el centro de la célula con sus cinetocoros unidos a los microtúbulos.
- Anafase: Las cromátidas de cada cromosoma duplicado se separan hacia polos opuestos de la célula.
- Telofase: Las cromátidas llegan a cada polo opuesto de la célula y comienzan a descondensarse nuevamente, empieza a reintegrarse la membrana nuclear alrededor de cada grupo de cromosomas, empiezan a desintegrarse los microtúbulos del huso.
- La citocinesis es la etapa final donde se divide el citoplasma, dando lugar a las células hijas separadas. En las células animales, un anillo de actina pellizca la membrana plasmática de la célula hasta que se divide en dos células, casi como si se partiera un trozo de arcilla en dos. Las células vegetales, sin embargo, construyen una placa celular en su interior hasta que se fusiona con su pared celular externa y separa las dos nuevas células hijas.
Una vez completada la citocinesis, el ciclo celular también se completa y puede comenzar de nuevo para cada una de las células hijas.
Regulación del ciclo celular
Imaginemos, por un momento, que la célula no dispusiera de toda la energía o las proteínas necesarias para completar la replicación del ADN. Tal vez algunos de los cromosomas se copiaron por completo, otros solo parcialmente y algunos no se copiaron en absoluto. ¿Cómo afectaría esto a la mitosis o a las células hijas que se dividen a partir de esta célula madre?
Podría ser desastroso. Las células hijas podrían morir inmediatamente, o vivir, pero ser incapaces de completar su función, o seguir dividiéndose sin parar causando cáncer. Para evitarlo, la célula regula estrictamente el ciclo celular con varios mecanismos de control. Existen tres "puntos de control" principales entre las fases G1 y S, G2 y fase M, y durante la metafase de la mitosis.
Punto de control | Descripción | Función en la regulación |
G1/S | Punto de control del paso de la fase G1 a la fase S donde la célula decide si se dividirá, por lo que también es denominado punto de restricción, punto R o punto de no retorno. | Se inspecciona si la célula está preparada para completar la replicación del ADN mediante señales extracelulares, como los factores de crecimiento. La célula también comprueba si sus cromosomas están dañados. Si se detecta algún daño, el ciclo celular se detiene. La célula puede intentar reparar el ADN o pasar a G0 hasta que esté preparada o hasta que otra señal la haga pasar a la fase S. |
G2/fase M | Busca garantizar que la célula sea lo suficientemente grande y tenga suficiente energía para completar el ciclo celular. | Inspección del ADN de la célula. Si los cromosomas no están duplicados, o si están dañados de algún modo, la célula detiene el ciclo celular e intenta replicar completamente o reparar los cromosomas, antes de continuar con la mitosis. |
Metafase de la mitosis | Se produce durante la mitosis después de que los cromosomas se alinean en la placa de metafase, y justo antes de la separación de los cromosomas en la anafase | Garantiza que los microtúbulos del huso se han unido correctamente a los cinetocoros en los cromosomas duplicados. Si los microtúbulos no se unen correctamente, las células hijas pueden acabar con demasiado o muy poco ADN, y la célula detendrá la mitosis hasta que las fibras del huso se unan correctamente. Si todo se arregla, el ciclo celular continuará, terminando la mitosis y la citocinesis. |
Tabla 2: Descripción y función de los tres puntos de control principales que regulan el ciclo celular.
Moléculas reguladoras del ciclo celular
Las moléculas reguladoras del ciclo celular son parte de los mecanismos que regulan los puntos de control predeterminados. Son moléculas intracelulares que al cambiar su actividad ayudan a que la célula avance a lo largo del ciclo celular, o se detenga, si notan que algo va mal. Las principales moléculas reguladoras son las ciclinas y las proteínas quinasas dependientes de ciclinas.
Las ciclinas son proteínas cuya concentración varía dentro de la célula durante el ciclo celular, es decir, su abundancia es cíclica y sirve de señal para el avance del ciclo.
Las quinasas son enzimas que regulan a otras proteínas al activarlas o desactivarlas por medio de su fosforilación. Las que regulan el ciclo celular deben asociarse a una ciclina, de ahí el nombre de dependientes de ciclinas.
Las moléculas que ayudan a continuar el ciclo celular participan en la regulación positiva, mientras que las moléculas que pueden detener el ciclo celular participan en la regulación negativa.
Alteraciones del ciclo celular
Las alteraciones del ciclo celular ocurren cuando existen fallos en alguno de los procesos o etapas del ciclo y su regulación no funciona correctamente. Los fallos pueden ocurrir por diversas razones, pero los resultados pueden ser de dos tipos generales:
- Si la regulación del ciclo celular funciona correctamente, y los fallos no pueden corregirse, el ciclo celular no se completa y la célula probablemente no pase a la división celular. Dependiendo del daño puede ocurrir apoptosis.
La apoptosis es la autodestrucción programada de la célula debido a causas normales (como durante el desarrollo embrionario, donde algunos tejidos deben reorganizarse en órganos) o por daños celulares.
- Si la regulación del ciclo celular no ha funcionado correctamente y el ciclo continúa, da lugar a las alteraciones del ciclo celular. Una alteración del ciclo celular es la aparición de tumores y cáncer.
Fig. 2: Las células de los tumores y las cancerosas tienen alteraciones en su ciclo celular y se dividen descontroladamente.
La regulación del ciclo celular no solo evita que las células hijas obtengan la cantidad incorrecta de ADN, sino también evita que se reproduzcan de forma incontrolada. Cuando una célula se divide de forma continua y descontrolada, se convierten en una célula cancerosa.
Si has llegado hasta aquí, ya eres todo un experto del ciclo celular, ¡Felicidades!
El ciclo celular - Puntos clave
- El ciclo celular es la secuencia ordenada de cambios o etapas que ocurren en una célula desde que se forma hasta que se divide para dar origen a otras células.
- La interfase es la etapa más larga del ciclo celular, en la que la célula crece, realiza sus funciones esenciales y se prepara para la división celular en 3 subfases:
- Fase G1realiza las funciones específicas al tipo de célula y crece
- Fase S: se replica el ADN
- Fase G2 la célula sigue creciendo y se duplican algunos orgánulos
- La fase mitótica corresponde a la división celular que ocurre en dos fases:
- Mitosis es la separación de los cromosomas duplicados para que se distribuyan a las dos células hijas que se formarán. Consta de 5 subfases: profase, prometafase, metafase, anafase y telofase.
- Citocinesis: el final de la división y ciclo celular donde el citoplasma se divide y produce las dos células hijas.
- La célula regula estrictamente el ciclo celular con varios mecanismos de control y principalmente en tres "puntos de control" entre las fases G1 y S, G2 y fase M, y durante la metafase de la mitosis. En estos puntos de control el ciclo celular puede detenerse si se encuentra algún fallo.
- Las alteraciones del ciclo celular se dan cuando los mecanismos de regulación no funcionan correctamente y pueden dar lugar a células tumorosas y cancerosas.
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