Notas de lectura
Apuntes biología celular. TEMAS 15-16 Ciclo celular, apoptosis, reproducción
- Grado
- Biología
- Institución
- Universidad Autónoma De Madrid (UAM)
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Débora Palomares Biología celularCiclo celular y apoptosis
El ciclo celular es la sucesión de un conjunto de eventos que lleva la célula a la división en dos células hijas. Este
ciclo consta de una preparación, división, y vuelta a la misma secuencia de eventos en las células hijas.
El ciclo celular se divide en dos grandes etapas: interfase, en la que la célula pasa la mayor parte de su vida; y
mitosis, en la que la célula se está dividiendo.
Interfase
Comienza inmediatamente después de la mitosis.
Consta de tres partes diferentes (G1, S y G2), que no
tienen la misma duración. En un laboratorio,
suponiendo que una célula tuviera un ciclo de 24
horas, 23 serían de interfase, y sólo 1 de mitosis.
Dentro de la interfase, el tiempo de las diferentes
etapas, tampoco es el mismo. Siguiendo con el
ejemplo anterior, la fase G1 duraría entre 8 y 10 horas,
la fase S llevaría unas 8 o 10 horas, y la G2 duraría 3
horas.
Los fenómenos de ciclo deben ocurrir siguiendo una
secuencia adecuada, y únicamente una vez. Los
eventos están regulados para que ocurran de manera
correcta gracias a mecanismos de control.
Fase G1
Fase que sigue inmediatamente después de la división. En ella hay fenómenos de crecimiento de la célula, ya que al
comienzo, tiene la mitad del tamaño de la célula original.
En la fase G1 las células pueden salir del ciclo celular y pasar a un estado G0. En este, las células crecen hasta
alcanzar su tamaño ideal, pero luego no se preparan para la división. Las células que entran en fase G0 son células
diferenciadas, que se especializan en una función concreta. La especialización supone un cambio morfológico, para
el cual expresan unos genes determinados, por lo que la célula pierde su capacidad de división.
La mayoría de las células del organismo se encuentran en un estado G0, y no suelen volver a una etapa que les
permita dividirse. No obstante, hay algunas células que pueden volver al ciclo. Son las llamadas células madre, poco
diferenciadas y que tienen la capacidad de volver al ciclo celular.
Hay algunas células diferenciadas que bajo determinados estímulos también pueden iniciar un nuevo ciclo de
reproducción, tras un proceso de desdiferenciación. Por ejemplo, los fibroblastos que se multiplican llegando curar
heridas.
Fase S
Es la fase de síntesis de DNA: la célula duplica su DNA en una etapa bastante larga. En ella, la célula tiene que
regular que los fenómenos sólo ocurran una vez.
Para asegurar que la cromatina sólo se replica una vez, en la etapa G1 se asocia un complejo en los puntos de
origen de replicación. Cada origen tiene uno de estos complejos que se habilitan con el comienzo de la replicación.
Cuando la duplicación comienza, el complejo desaparece y no puede volver a unirse, por lo que el DNA no puede
volver a replicarse hasta que ha pasado un ciclo completo.
,Débora Palomares Biología celular
En la fase S, las cromátidas hermanas se van
asociando a medida que se va replicando el
DNA para mantener la cohesión de los futuros
cromosomas, gracias a las cohesinas.
También se duplican los centriolos y aumenta
el material pericentriolar.
Fase G2
La célula comprueba que todos los eventos
han ocurrido de manera correcta, es decir, se
produce la revisión y reparación del DNA.
Es una fase principalmente de control.
Únicamente si todos los eventos han ocurrido
en orden, la célula pasa de la etapa G2 a una
fase de mitosis.
Fenómenos de regulación
Para regular la sucesión de eventos: su orden y su adecuado desarrollo intervienen complejos proteicos formados
por CDK (kinasas dependientes de ciclinas) y ciclinas, llamadas así por su activación secuencial a lo largo del ciclo
celular.
Existen complejos formados por diferentes CDK y ciclinas, que se unen en momentos diferentes del ciclo celular.
Los complejos proteicos formados por proteinkinasa y ciclina ponen en marcha el ciclo celular.
Las kinasas, cuya acción está relacionada con las ciclinas, regulan la activación de un ciclo después de otro. Se trata
de una serie de eventos que funcionan en cascada: cuando se inicia un proceso, las kinasas realizan su función y
activan el siguiente evento, y así sucesivamente. Son procesos irreversibles; una vez que la célula entra en el ciclo,
sólo hay dos posibilidades: la división o la apoptosis.
Los complejos proteicos formados por kinasas y
ciclinas pueden ser regulados tanto positivamente
(activación) como negativamente (inhibición).
La activación de los complejos CDK, que se une a
ciclina se produce por la fosforilación de algunas
partes de la molécula.
La inhibición se produce por la fosforilación de
determinadas partes del complejo o por la unión a
moléculas CKI (inhibidoras de CDK).
Regulación
La regulación se produce en un evento crucial, un momento en el que la célula debe decidir si entra o no al ciclo
celular. Para poner en marcha los fenómenos de replicación, la celular tiene que pasar por un punto de restricción,
en el que tienen que ocurrir una serie de fenómenos para que continúe el ciclo.
Una vez se pasa este punto de control, no hay vuelta atrás. La proteína retinoblastoma es un inhibidor de la
transcripción de genes específicos: las ciclinas. Mientras esta proteína esté activa, se impide la síntesis de ciclinas,
por lo que el ciclo celular no progresa.
, Débora Palomares Biología celular
Para pasar el punto de restricción, la célula necesita una señal del exterior en forma de mensajero químico. Estos
mensajeros químicos, conocidos como factores de crecimiento o mitógenos, llegan a la célula y le indican que
puede continuar el ciclo.
Pueden ser de naturaleza hidrosoluble o esteroidea; en cualquier caso, inician una cascada de transducción, cuyo
resultado final es la inducción de la síntesis de ciclina D, que forma un complejo con CDK 4 y CDK 6.
El complejo resultante lleva a cabo la fosforilación del retinoblastoma, que se inactiva, de manera que se produce la
síntesis de ciclina E. La ciclina E, a su vez, forma el complejo CDK 2-ciclina E, que provoca la síntesis de DNA.
Complejos en diferentes etapas del ciclo
El primer evento de todos para poner en marcha el proceso del ciclo celular es la “decisión” de dividirse. Esta
decisión se toma en la fase G1.
La célula ha crecido y llega al punto de restricción, en la fase G1, que ninguna célula puede sobrepasar sin un
estímulo (mensajero químico) procedente del exterior, los factores de crecimiento o mitógenos, que indican a la
célula que se puede dividir.
Cuando el estímulo llega, se pone en marcha una cascada de transducción cuyo resultado final es la síntesis del
primer complejo CDK 4/6-ciclina D.
Una vez que se sintetiza el primer complejo CDK 4/6-ciclina D en la fase G1, se inicia un efecto dominó, en el que
este complejo activa al siguiente, formado por CDK 2-ciclina E en la transición entre la fase G1 y la fase S. A
continuación, se activa el complejo CDK 2-ciclina A en la fase G2, que finaliza con la activación del complejo CDK 1-
ciclina B durante la mitosis.
La célula nunca pasa del punto de restricción si no llega un estímulo del exterior que inicia la cascada de
transducción para que se forme el primer complejo de todos.
Puntos de control
Los puntos de control son mecanismos que controlan que los fenómenos ocurren de forma adecuada, y si hay
algún problema detienen el ciclo. Hasta que los problemas no se han reparado, la célula no continúa.
Cada fase del ciclo tiene un punto de control. En las diferentes etapas de la interfase, los puntos de control
comprueban la integridad del material genético; se trata de un control crítico para que la división sea correcta.
Los daños que pueden aparecer más frecuentemente son roturas y problemas de replicación, que deben
solucionarse en las fases S y G2.
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