Todas las células son capaces de crecer y dividirse para dar lugar a células hijas idénticas entre sí e iguales a la progenitora en procesos mitóticos o células hijas con la mitad de material genético y con ligeras variaciones en procesos meióticos.
Este hecho resulta transcendental, puesto que las células que pierden la capacidad de dividirse, solo permanecen viables un determinado tiempo, trascurrido el cual, mueren.
Así, podemos encontrar un fenómeno cíclico en toda célula, en la que, después de su “nacimiento”, crece, se desarrolla y, finalmente, se divide.
A esta secuencia repetitiva lo conocemos como ciclo celular, dividiéndose en dos etapas: interfase y división.
Esquema del ciclo celular. En este observamos cómo la interfase se compone de la fase G1, inmediatamente posterior a la división, la fase S, con la duplicación del material genético, y la ulterior G2, en la que se prepara para la división. Finalmente, encontramos la etapa M o división celular, la cual puede ser mitótica o meiótica. Nótese cómo determinadas células muy especializadas pueden salirse del ciclo celular y entrar en un estado conocido como G0, solo volviendo a entrar en dicho ciclo tras un estímulo de activación
INTERFASE
Período de larga duración que transcurre entre dos divisiones sucesivas. En ella, observaremos cómo la célula, crece, se desarrolla y se prepara para la posterior división. Consta de varias fases:
- Fase G1: Es la etapa inmediatamente posterior a la división, donde tiene lugar una gran actividad metabólica, así como síntesis de proteínas y orgánulos. Fácilmente comprensible si entendemos que después de la división, las células resultantes son pequeñas y necesitan crecer, como cualquier cría de una especie.
La duración del ciclo celular depende, en muchas ocasiones, de la duración de la fase G1, que puede ser muy breve en células embrionarias, o muy dilatada en tejidos más diferenciados.
Es interesante señalar algo que, indirectamente, ya sabemos: algunas células, sobre todo aquellas más especializadas, como neuronas o células satélite, paran su ciclo y no se dividen, en cuyo caso la fase se denomina G0. Una estimulación posterior devuelve a esas células a la fase G1.
Igualmente, hacia el final de la fase G1, existe un punto denominado punto de restricción o punto R que, si es sobrepasado, la célula completa su ciclo celular independientemente de las condiciones existentes.
Este mecanismo de control del ciclo celular, como veremos más adelante, es muy importante, puesto que si una célula aumenta la proliferación celular, de manera descontrolada, tendremos una masa tumoral, con consecuencias desastrosas en muchas ocasiones.
- Fase S: En esta fase tiene lugar la duplicación de ADN, la síntesis de histonas y, en células eucariotas animales, la duplicación del centrosoma.
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Fase G2: Es la última etapa de preparación para la división y en ella se llevan a cabo distintos procesos biosintéticos con este último fin:
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Sintetiza las proteínas necesarias para la división celular:
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Tubulina para que se puedan formar los microtúbulos del huso acromático.
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Histona H1 para la mayor compactación del ADN.
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A continuación, se pasa a la fase M tras la cual las células vuelven a entrar en interfase y el ciclo se repite.
FASE M
Etapa en la cual la célula se divide.
Se trata de un proceso bastante complejo en el que distinguimos dos subfases:
- Cariocinesis o división nuclear: en la que el material genético de la célula madre se divide entre las células hijas. Observad la importancia aquí de la fase S de la interfase, si no se duplicara el material genético, las células hijas solo tendrían la mitad de la información genética de su célula progenitora.
En esta etapa encontramos dos principales tipos:
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- Mitosis: ocurriendo en los procesos somáticos pluricelulares, es decir, en los procesos no reproductivos, como la cicatrización de una herida, el crecimiento de un niño o la reparación de un daño orgánico, manteniendo el correcto funcionamiento de órganos y tejidos.
No obstante, en organismos unicelulares, sí que constituye un proceso reproductivo, ya que, como comprenderéis, si el organismo es una célula, por la división, produce dos células hijas.
En este tipo de división, observamos cómo las células hijas son idénticas entre sí e idénticas a la célula progenitora, manteniendo la misma cantidad de material genético (si la célula madre es diploide, es decir, tiene dos pares de cromosomas, las células hijas también lo serán).
Es interesante señalar este tipo de gráficos, en los que observamos la cantidad de material genético (ADN) a lo largo del ciclo celular (ver la explicación de la imagen para su descripción):
Variación de la cantidad de ADN en el ciclo celular de una célula que sufre mitosis. Como podemos observar, se trata de una célula diploide (con dos cromosomas de cada tipo). En la fase S, el material genético se duplica, como viene representado en esa pendiente, en la G2 se mantiene la cantidad de ADN duplicado y en la mitosis, al repartirse entre las células hijas, se divide a la mitad, volviendo a tener la cantidad de material genético normal (diploide).
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- Meiosis: tiene lugar en cualquier ciclo biológico en los que se dé un proceso de reproducción sexual, por consiguiente, siempre está asociada a procesos reproductivos o germinales y no a los somáticos.
Siempre necesita partir de una célula diploide (con pares de cromosomas, es decir, dos cromosomas de cada tipo), la que, tras dos divisiones sucesivas, con una breve interfase en la que no hay duplicación del material genético, se originan 4 células haploides (con la mitad del material genético, es decir, un solo cromosoma de cada tipo).
Además, en esta división se origina variabilidad, en otras palabras, esas células hijas ya no son idénticas entre sí ni equivalentes a la célula madre.
Si entendemos estas nociones básicas de la meiosis, comprenderemos las diferencias en este esquema respecto al anterior (ver la explicación de la imagen para entender su descripción):
Cantidad de ADN a lo largo del ciclo celular de una célula que sufre meiosis. Como se deriva del esquema, a partir de una célula diploide, se duplica el material genético en fase S, en la G2 mantiene el ADN duplicado (tetraploide) y, tras dos divisiones sucesivas en las que hay una breve interfase sin duplicación del material genético, se origina una célula haploide con la mitad de ADN que su célula madre.
- Citocinesis: consiste en la separación del citoplasma, así como de sus orgánulos asociados entre las células hijas. No obstante, no tiene por qué ocurrir en todas las ocasiones. Así, es normal encontrar plasmodios, es decir, células polinucleadas en las que han ocurrido cariocinesis (divisiones del núcleo), sin citocinesis asociadas.
La citocinesis va a ser diferente en células eucariotas animales y vegetales, así encontramos:
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- En células animales la célula comienza a sufrir una constricción en la zona ecuatorial, denominada surco de división, una expansión o invaginación de la membrana en esa zona, la cual está asociada a una contracción progresiva causada por un anillo periférico contráctil de microfilamentos de actina y miosina.
Este anillo produce la separación de las dos células hijas por estrangulación del citoplasma.
Resultado de la citocinesis animal al microscopio óptico de fluorescencia por medio de la técnica de inmunocitoquímica. Como observamos, entre ambas células el citoplasma se ha estrechado, resultado de esos microfilamentos de actina y miosina, conllevando el “estrangulamiento” entre ambas células.
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- En células vegetales la citocinesis no se produce por estrangulamiento, sino por la acumulación, en la zona media de la célula, de vesículas procedentes del aparato de Golgi, llamada fragmoplasto, que contienen elementos de la pared celular, como pectinas y otras moléculas celulósicas.
Posteriormente, las vesículas se fusionan dando lugar a la membrana plasmática de las células hijas, mientras que el contenido de las vesículas forma la lámina media, entre ambas.
Por último, se depositará la pared primaria y, dependiendo del tipo celular, la pared secundaria.
Sin embargo, en los tejidos vegetales la separación no es completa: las células permanecen unidas por la presencia de poros citoplasmáticos que permiten la comunicación celular. Estas estructuras se llaman plasmodesmos.
Esquema de división entre dos células eucariotas vegetales. Se describe una estructura central en la que se depositan vesículas y materiales del Aparato de Golgi, constituyendo el fragmoplasto.
CONTROL DEL CICLO CELULAR
Como hemos mencionado anteriormente, un fallo en el control de la división celular puede tener consecuencias desastrosas. Así, si una sola célula de un tejido presenta un aumento incontrolado de divisiones celulares, provoca la aparición de un tumor, con consecuencias a veces mortales (cáncer).
Por ello, es necesario un mecanismo exhaustivo de control, en el que intervienen diversos factores.
- El principal punto de control es el paso de G1 a S, denominado punto de restricción, regulado por enzimas, como los factores promotores de la mitosis o MPFs descubiertos en la década de los 70, integrados por dos proteínas:
- Las ciclinas, que deben su nombre a que su concentración en la célula varía cíclicamente.
- Las quinasas dependientes de ciclina, que son enzimas de concentración constante en la célula, pero que se mantienen inactivas. Se activan uniéndose a una ciclina formando el MPF activo para promover la mitosis y facilitando así la regulación del ciclo.
- También existen factores de crecimiento que activan genes cuyos productos están implicados en la proliferación celular.
- Otros factores, como el tamaño celular, el contacto con otras células o con el sustrato, la temperatura o la edad, también influyen en la duración del ciclo celular.
