El control del ciclo celular y la apoptosis

El control del ciclo lo realiza un mecanismo bioquímico que induce a que sus diferentes fases se sucedan en el orden adecuado, para evitar así cualquier tipo de error.

En este mecanismo intervienen:

• Factores de crecimiento: Son proteínas de la sangre o el medio extracelular que al unirse con determinados receptores de membrana, activan la síntesis de unos enzimas que dan inicio al ciclo celular (ciclinas).
• Las ciclinas y las quinasas dependientes de ciclinas (Cdk): Son unos enzimas que inducen y coordinan los procesos básicos del ciclo, regulando el paso de una fase a otra. Estos complejos proteicos actúan en unos puntos de control activando o inhibiendo la progresión del ciclo según distintas señales.
• Proteínas APC (complejo promotor de la anafase): activa la finalización de la mitosis.
• MCM: se une en la fase S al ADN y permite la replicación
• Géminis: evita la replicación múltiple.

   El mecanismo de autodestrucción de las células se denomina apoptosis. Es un mecanismo normal de un organismo sano que lo protege de la degradación progresiva del material genético que tendría lugar por la acumulación de mutaciones a lo largo de la vida del individuo.

Mitosis y meiosis

El significado biológico de la mitosis:

• Es el proceso de reproducción asexual de los organismo eucariotas unicelulares.
• En los organismos pluricelulares sirve para desarrollarse, crecer, o regenerar tejidos y órganos.
• Garantiza también la conservación del material genético durante la división celular. Por esta razón hace un reparto equitativo de él entre las dos células hijas.
• Consecuencia del punto anterior es que las dos células hijas son iguales entre sí y idénticas a la célula madre. Sino sucediera esto el número cromosómico y por tanto la información genética que contienen se vería reducida a la mitad.

El significado biológico de la meiosis:

• Reducir a la mitad el material genético.
• De una forma cuantitativa, las células tienen las mitad de ADN que la célula original, pero en un aspecto cualitativo, la información es completa. Después de la fecundación, se restaura la constitución cromosómica (diploide) de la especie.  Si no existiera este proceso después de cada fecundación el número de cromosomas se duplicaría.

• Aumentar la variabilidad génica de una población.
• Gracias a la recombinación de la información genética recibida de cada progenitor cada individuo es único e irrepetible. Sobre esta variabilidad genética es sobre la que actúa la selección natural.

Meiosis

División celular relacionada con la reproducción sexual. Tiene lugar en células germinales y da como resultado células haploides.

Células hijas con la mitad de cromosomas que las células de las que proceden:

• Espermatozoides, procedentes de los órganos reproductores masculinos.
• Óvulos, de los órganos reproductores femeninos.
• Esporas, células que resultan de la meiosis en las plantas. Las femeninas, megaesporas; masculinas, microsporas.

FASES:

Antes de empezar la célula realiza la interfase comentada en la mitosis, donde replica su material genético.

             PRIMERA DIVISIÓN MEIÓTICA:

        PROFASE

• Leptoteno: Los cromosomas se condensan y comienzan a visualizarse. Cada uno formado por dos cromátidas.
• Zigoteno: Los cromosomas homólogos se aparean entre sí (sinapsis) se pueden empezar a unir en cualquier punto de las cromátidas.
• Paquiteno: Los cromosomas se contraen y se aprecian que cada uno (bivalentes) está formado por cuatro cromátidas (tétrada). Ambos están unidos por un solo cinetócoro. Es aquí cuando se produce el sobrecruzamiento (crossing over) que implica una recombinación genética del material genético, es decir, un intercambio de fragmentos entre ambas cromátidas.
• Diploteno: Los cromosomas homólogos inician su separación que no se completa ya que quedan unidos por algunos puntos (quiasmas)
• Diacinesis: Los cromosomas se contraen, los quiasmas se desplazan a los extremos, y desde allí mantienen unidas a las cromátidas hasta la metafase. El nucléolo y la membrana nuclear comienzan a desaparecer.

        METAFASE I

• Desaparece la membrana nuclear y el nucléolo.
• Los bivalentes se condensan al máximo y se sitúan en la placa ecuatorial.
• Cada uno orientado hacia un polo.
• Y unidos por los microtúbulos del huso acromático.

        ANAFASE I

• Los bivalentes se desplazan unidos.
• Los n cromosomas viajan a cada polo y se reduce el número de cromosomas a la mitad.
• Diferencia mitosis: Solo se separan los cromosomas no las cromátidas.

       TELOFASE I

• Los cromosomas ya están en los polos y cada uno contiene la mitad de cromosomas que el núcleo original.
• Se originan al final de esta primera división meiótica dos células hijas haploides con n cromosomas pero con dos cromátidas cada uno.

         SEGUNDA DIVISIÓN MEIÓTICA

  Entre la primera división y la segunda puede tener lugar una interfase. En caso de darse el material genético no se duplica dado que las cromátidas de los cromosomas no se replican.

       PROFASE II

• Las envolturas nucleares se desintegran.
• Aparecen las fibras del huso.

      METAFASE II

• Los cromosomas placa ecuatorial.
• Los centrómeros hermanos empiezan a separase.

       ANAFASE II

• Las cromátidas hermanas se separan y son arrastradas hacia los polos por las fibras del huso, convirtiéndose en cromosomas hijos que se dirigen a un extremo de la célula.

       TELOFASE II

• Los cromosomas se desepiralizan.
• El huso se desorganiza.
• Se forma la envoltura nuclear alrededor de los cromosomas que hay en cada polo.

       CITOCINESIS

• Se obtienen cuatro células hijas, cuyos núcleos constan de n cromosomas compuestos por n cromátidas. En vegetales permanecen unidas formando las tétradas.

Ciclo celular

Sucesos que transcurren desde que se forma una célula por la división de otra progenitora hasta que se divide y da lugar a dos células hijas.

Dos etapas:

Interfase es la fase más larga y transcurre en dos mitosis.

División celular

INTERFASE

Características:

• La célula no se divide
• El material genético se duplica
• Se produce un crecimiento celular

Períodos:

                  FASE G  

• No síntesis del adn

• Crecimiento celular 

• Duplicación del número de orgánulos

• Preparación cromosomas para la replicación

Algunas células pueden permanecer en la fase (G0) de por vida, en dicha fase las células no entran en división. Puede salir de este estado mediante una estimulación mitogénica pero si lo hacen de forma descontrolada pueden producir cáncer. El punto R o punto de no retorno es donde se toma la decisión de proseguir hasta la fase S.

                    FASE S

 Tiene lugar la replicación del adn del núcleo ( 1º eucromatina 2ºheterocromatina)

• La célula ha de duplicar primero su material genético (proteínas asociadas, centriolos...)

• Este proceso se da en la fase S o síntesis.

• La pérdida de material genético puede provocar alteraciones que pueden producir la muerte o el desarrollo de tumores.

• Debido a eso los sistemas de reparación del ADN actúan sobre todo en esta fase.

• Se genera también el patrón de metilación.

                FASE G2

Período de latencia entre el final de la replicación y el principio de la división celular.

Al haber alcanzado la célula el tamaño adecuado y los cromosomas estar totalmente duplicados se considera a esta fase de preparación a la mitosis.

Mitosis

Mitosis o Cariocinesis

En este período se produce la división del núcleo. El material genético se reparte y es un proceso continuo que se divide en cuatro fases.

             PROFASE

• Se hacen visibles filamentos de cromatina
• Al final de la etapa los cromosomas están formados.
• El nucléolo y la membrana nuclear desaparecen.
• Se forma el huso mitótico entre los centriolos desplazados.
• Formación del huso: entorno a los centriolos duplicados en la interfase y que forman el centrosoma se forman unos microtúbulos que se disponen radialmente formando las fibras del áster.Una vez separado hacia los polos empiezan a aparecer las fibras del huso mitótico.

            METAFASE

• Se produce la condensación máxima de los cromosomas, estos alcanzan su máxima visualización. Células en este estado son las que marcan los cariotipos.
• Disposición ecuatorial de los cromosomas. Los cromosomas se sitúan a la misma distancia de los polos y están alineados en una zona central llamada placa ecuatorial.
• Aparición de los cinetócoros en los cromosomas. Al centrómero de los cromosomas se asocia un complejo discoidal proteico llamado cinetócoro.
• Formación de las fibras cromosómicas. Las fibras del huso mitótico se unen en los cinetócoros de los cromosomas que se sitúan a lo largo del plano ecuatorial. Es decir, a través de los microtúbulos se unen a los cromosomas.
• Por todo esto la célula adquiere una forma ovalada.

           ANAFASE

• Separación de cromátidas. Las cromátidas de cada cromosoma se separan en sus centrómeros, de manera que cada una se dirige a un polo. Los cromosomas adquieren una forma de V característica dado que el cinetócoro arrastra a los cromosomas y por acortarse el huso mitótico estos se separan hacia los polos.

           TELOFASE

• Migración completa de las cromátidas a los polos.
• Desespiralización de los cromosomas.  Las cromátidas vuelven a su estado de cromatina.
• Comienzo de la desorganización del huso mitótico.
• Reaparición del nucléolo y de la membrana nuclear.
• Empieza la citocinesis: Es el proceso por el cual la célula se divide en dos cuando se corta la membrana plasmática.
• En células animales: Se produce por estrangulamiento de la misma. Los filamentos de actina y miosina situados bajo la membrana forman un anillo contráctil alrededor del ecuador, y cuando se contrae forma un surco de división que acaba escindiendo a la célula en dos.

• En células vegetales: Se forma el fragmoplasto a partir de vesículas del aparato de Golgi que se agrupan entorno a los microtúbulos. Esta estructura pasará a ser una lámina media, que será atravesada por puentes citoplásmicos (plasmodesmos) los cuales comunican a las células hijas.

Por último dejo un video que explica tanto la mitosis como el ciclo celular de la entrada anterior.