Seminario:
Ciclo Celular, regulación del crecimiento celular, Integración de células en
tejidos, Apoptosis.
INTRODUCCIÓN
La célula se considera como fuente principal de la vida en el planeta tierra ella se encuentra
rodeada por una membrana que contiene tanto lípidos como proteínas las cuales constituyen la
membrana celular. Las proteínas de membrana catalizan reacciones químicas mediante el flujo de
nutrientes y desechos; participa en la transmisión de información respecto del ambiente
extracelular a varios componentes intracelulares. El proceso de división celular desempeña varios
papeles importantes en la vida de un organismo, permite a los organismos que se reproducen de
forma sexual desarrollarse a partir de una sola célula después que un organismo crece
completamente, la división celular se involucra en procesos de renovación y reparación,
sustituyendo las células que mueren por uso y desgaste o por accidentes. Neganova and Lako M et
al 2013, La división celular conlleva a la distribución del material genético (ADN) en dos células
hijas. Una célula en condiciones normales es notable debido a la fidelidad con la que el ADN pasa
de una generación de células a la siguiente. La célula puede encontrarse en dos estados
claramente diferenciados: el estado de interfase y el estado de fase M. La interfase es la fase más
larga del ciclo celular y comprende tres etapas; la fase G1, la fase S y la fase G2.
CICLO CELULAR
El ciclo celular es un proceso en el cual una célula crece y se divide para crear una copia de sí
misma, permitiendo crecer y reemplazar las células a medida que se desgastan. En los animales,
el ciclo de una célula normal toma alrededor de 24 horas de principio a fin para los diferentes tipos
de células, aunque algunas, como las de la piel o las tumorales, están constantemente pasando
por este ciclo, mientras que otras pueden dividirse rara vez, o no hacerlo. La secuencia de eventos
que se producen cuando se estimula una célula para crecer y dividirse constituye el ciclo celular.
Inicia con células en reposo (fase G0), las cuales tienen que ser estimuladas por factores de
crecimiento con el fin de entrar en el ciclo celular, lo que comienza con el primer período de
crecimiento (fase G1) en el que se prepara para un período de síntesis de ADN (fase S). Hacia el
final de G1, hay un punto de restricción (R), en que se repara el ADN en caso de estar dañado.
CICLOS DE CONTROL
La célula puede encontrarse en dos estados muy diferenciados:
El estado de no división o interfase. La célula realiza sus funciones específicas y, si está destinada
a avanzar a la división celular, comienza por realizar la duplicación de su ADN.
El estado de división, llamado fase M.
INTERFASE
Es el período comprendido entre mitosis. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 90
% del ciclo, transcurre entre dos mitosis y comprende tres etapas:
Fase G1: Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de
proteínas y de ARN. Es el período que transcurre entre el fin de una mitosis y el inicio de la síntesis
de ADN. Tiene una duración de entre 6 y 12 horas, y durante este tiempo la célula duplica su
tamaño y masa debido a la continua síntesis de todos sus componentes, como resultado de la
expresión de los genes que codifican las proteínas responsables de su fenotipo particular. En
cuanto a carga genética, en humanos (diploides) son 2n 2c.
Fase S: Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como
resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromátidas idénticas. Con la
duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio.
Tiene una duración de unas 10-12 horas y ocupa alrededor de la mitad del tiempo que dura el ciclo
celular en una célula de mamíferos típica.
Fase G2: Es la tercera fase de crecimiento del ciclo celular en la que continúa la síntesis de
proteínas y ARN. Al final de este período se observa al microscopio cambios en la estructura
celular, que indican el principio de la división celular. Tiene una duración entre 3 y 4 horas.
FASE M (MITOSIS Y CITOCINESIS)
Es la división celular en la que una célula progenitora (células eucariotas, células somáticas
-células comunes del cuerpo-) se divide en dos células hijas idénticas.
Esta fase incluye la mitosis, a su vez dividida en profase, metafase, anafase, telofase; y la
citocinesis, que se inicia ya en la telofase mitótica. Si el ciclo completo durara 24 horas, la fase M
duraría alrededor de 30 minutos.
PUNTOS DE CONTROL
Existen unos puntos de control en el ciclo que aseguran la progresión sin fallos de éste, evaluando
el correcto avance de procesos críticos en el ciclo, como son la replicación del ADN o la
segregación de cromosomas. Dichos puntos de control son:
Punto de control de ADN no replicado, ubicado al final de G1 antes de iniciar la fase S.
Punto de control de ensamblaje del huso (checkpoint de mitosis), antes de la anafase.
Punto de control del daño del ADN, en G1, S o G2. El daño celular activa a proteína que favorece la
reparación del ADN.
Mitosis - Cariocinesis
Lo esencial de la mitosis es el reparto equitativo del material genético.
Este material genético ha sido duplicado por replicación en la fase S de la interfase. Suele
definirse como la fase celular en la que los cromosomas están condensados. Pueden observarse al
microscopio óptico.
Puede producirse tanto células haploides como diploides
Es un tipo de reproducción asexual pues las células hijas son genéticamente idénticas. Se parte
siempre de cromosomas con dos cromátidas, las producidas en la fase S de la interfase
En interfase se han formados dos centrosomas, cada unos con dos centriolos (excepto en plantas
superiores)
Es un proceso continuo en el que se pueden diferenciar cuatro fases:
Profase
Centrosomas migran a
polos opuestos del núcleo
celular
Nucleolo : Se disipa
Los cromosomas se
condensan. Se hacen
visibles las cromátidas. Dos
cromátidas por
cromosoma.
Microtúbulos comienzan a
formar el huso mitótico
Metafase
Cromosomas al
ecuador celular
Desarrollo total del
huso mitótico :
Microtúbulos
polares y astrales
Anafase
Separación de los
cromosomas y
migración a los
polos.
Separación de las
cromátidas de los
cromosomas que
Microtúbulos
se encontraban
cinetocóridos. Unos unidas por el
15 a 40 mt por
centrómero
cromosoma
Sitúan a los
Las cromátidas
cromosomas en el
migran a los polos
ecuador
arrastradas por los
celular: Placa
microtúbulos
ecuatorial
cinetocóricos que
se reducen.
Pequeño lapso de
Todos a la misma
tiempo para
velocidad.
comprobar la
aproximadamente
alineación de los
1 micrómetro por
cromosomas
minuto
Telofase
Microtúbulos
siguen separando
centrómeros y
llevan los
cromosomas al
polo
Se reorganiza una
nueva membrana
nuclear a partir del
retículo
Reaparición de los
nucléolos
Descondensación
de las cromátidas.
Desintegración de
microtúbulos del
huso.
Los microtúbulos
polares crecen
alejando los
centrómeros
REGULACIÓN CELULAR
Los miARN) son pequeños no codificantes de aproximadamente 20 nucleótidos de longitud que
regulan la expresión de genes codificadores de proteínas a través de mecanismos vinculantes
complementarios. Artículos reportan que se han publicado resultados de la participación de
miRNA en la inestabilidad genómica, un tema interesante pero muy desatendido hasta la fecha. Se
discuten los posibles mecanismos por los que los miRNAs inducen inestabilidad genómica,
considerados como uno de los motores más importantes de la iniciación y progresión del cáncer,
aunque su mecanismo preciso ha sido difícil de comprender. Se han clasificado mecanismos de
inestabilidad genómica en defectos en la regulación del ciclo celular, la respuesta al daño del ADN y
la separación mitótica.
53 y PRb Presidiendo el funcionamiento del ciclo celular, está el sistema de vigilancia de la proteína
p53, que está constantemente comprobando el rendimiento de todos los procesos del ciclo celular
y, en particular, los relacionados con la síntesis de ADN. El sistema de p53 también es sensible al
estrés celular de fuentes externas tales como la radiación, que a menudo resulta en daño al ADN.
APOPTOSIS Y NECROSIS CELULAR
La muerte celular puede suceder mediante dos mecanismos muy diferentes, necrosis y apoptosis.
NECROSIS
También llamada muerte celular accidental o patológica, tiene carácter patológico y se
desencadena cuando las células se exponen a una variación extrema de las condiciones
fisiológicas, que pueden producir daños en la membrana plasmática. Por el contrario, la apoptosis
es un proceso fisiológico irreversible que ocurre, bajo condiciones fisiológicas normales, de forma
habitual en los organismos eucariotas pluricelulares. Es el más frecuentemente observado durante
el recambio (turnover) celular y la homeostasis tisular, embriogénesis, inducción y mantenimiento
de la tolerancia inmunitaria, desarrollo del sistema nervioso y la atrofia tisular dependiente del
sistema endocrino.
APOPTOSIS
Su función es eliminar las células con DNA dañado, tejidos infectados, regula ciertas células del
sistema inmunitario (los linfocitos B y linfocitos T) para evitar un autoataque, es parte integral del
desarrollo de los tejidos, regula la cantidad de células que componen un órgano o tejido, mantiene
la homeostasis mediante la actividad coordinada de los productos de genes que regulan la muerte
celular.
Existen proteínas complejas que involucran “sensores” que detectan el daño al ADN y transmiten
señales a las proteínas “transductoras”, que, a su vez, transmiten las señales a numerosas
proteínas “efectoras” implicadas en las vías celulares específicas, incluidos los mecanismos de
reparación del ADN, los puntos de control del ciclo celular, la senescencia y la apoptosis.
Aparentemente comienza con una incapacidad de la capacidad de la célula para mantener la
homeostasis, lo que conlleva la entrada de agua e iones extracelulares.
Desde el punto de vista morfológico, la necrosis se caracteriza por una dilatación de las
mitocondrias y del retículo endoplasmático, una floculación de la cromatina nuclear y una entrada
de agua que acaba por provocar la lisis osmótica de la célula y la salida al exterior del contenido
celular.
NECROSIS
●
APOPTOSIS
Características morfológicas
Pérdida de la integridad de membrana
● Deformación de la membrana, sin pérdida
de integridad
●
Floculación de la cromatina
● Agregación de la cromatina en la
●
Dilatación de la célula y lisis
●
● No hay formación de vesículas, lisis
● Formación de vesículas limitadas por
membrana (cuerpos apoptóticos)
completa
●
Desintegración (dilatación) de organelas
membrana nuclear interna
Condensación y/o reducción celular
● No hay desintegración de organelas y
permanecen intactas
Características bioquímicas
● Pérdida de la regulación de la
● Proceso muy regulado, que implica pasos
●
●
homeostasis iónica
No requiere energía (proceso pasivo,
también sucede a 4ºC)
Digestión del DNA al azar (patrón en
mancha del DNA después de
electroforesis en gel de agarosa)
●
●
●
● Fragmentación postlítica del DNA
(último evento de muerte celular)
enzimáticos y de activación
Requiere energía (ATP) (proceso activo,
no sucede a 4ºC)
Fragmentación del DNA en mono- y
oligonucleosomas, no al azar (patrón en
escalera después de electroforesis en gel de
agarosa)
Fragmentación prelítica del DNA (primer
evento de muerte celular)
Significado fisiológico
● Muerte de grupos de células
● Muerte de células individuales
● Originada por estímulos no fisiológicos
● Inducida por estímulos fisiológicos
● Fagocitosis por macrófagos
● Fagocitosis por células adyacentes o
● Respuesta inflamatoria significativa
●
macrófagos
Respuesta no inflamatoria
CONCLUSIÓN
El ciclo celular es un proceso complejo que requiere evitar duplicaciones innecesarias del ADN,
como también que la célula presente daños a lo largo de su existencia para que continúe
aplicándose adecuadamente de lo contrario puede conducir a una transformación maligna
reflejada como un tumor o cáncer.
Conocer los puntos de restricción de cada fase celular es importante ya que podemos reconocer
su importancia para la vía, como también desarrollar fármacos dirigidos a las células tumorales y
poder disminuir este efecto a células que realizan una función normal dentro de sus ciclos.
BIBLIOGRAFÍA
1. Biología celular y molecular octava edición / Jannet Iwasa mc Graw hill education.
2. Ciclo celular: mecanismos de regulación- Revista Especializada en Ciencias de la
Salud, 17(2):98-107, 2014 FES Zaragoza, 07 de octubre del 2014 / María del
Carmen Lagunas Cruz, Arturo Valle Mendiola, Isabel Soto Cruz. Artículo de
revisión.
3. L-PRF and cell cycle. Narrative Review Correa Aravena J.1,2,3; Alister J. P.
1; Olate S.1,4 & Manterola C. / Int. J. Odontostomat., 13(4):497-503, 2019.