CICLO CELULAR “Toda célula proviene de otra” El ciclo celular es el proceso ordenado y repetitivo en el tiempo mediante el cual las células crecen y se divide dando lugar, en la mayoría de los casos, a dos células hijas. Se inicia en el instante en que aparece una nueva célula, descendiente de otra que se divide, y termina en el momento en que dicha célula, por división subsiguiente, origina dos nuevas células hijas . El ciclo celular comprende tres etapas: 1.- Interfase: preparación para su posterior división (crece, copia su material genético o replicación y multiplica sus organelos) 2.- Mitosis: permite la división del material genético previamente replicado 3.- Citocinesis: división de la célula ( proceso citoplasmático) La mitosis y la citocinesis forman nuevas células idénticas a las INTERFASE: Es el período comprendido entre divisiones celulares. Es la fase más larga del ciclo celular, ocupando casi el 95% del ciclo, trascurre entre dos mitosis y comprende tres etapas: Fase G1 – Fase S – Fase G2 Se produce crecimiento, generación de energía y replicación del material genético Fase G1 : Crecimiento celular Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis de proteínas y de ARN, síntesis de ATP .Es el período que trascurre 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 dobla 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. FASE S: Síntesis de ADN Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis de ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromatidas idénticas. Con la duplicación del ADN el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de 6 a 8 horas. Fase G2 :Preparación para la mitosis. Es la segunda 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. Se recupera la célula en términos energéticos ya que en la síntesis de ADN se gasto gran cantidad de energía Se forma el aparato mitótico Termina cuando los cromosomas empiezan a condensarse al inicio de la mitosis. 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 h, la fase M duraría alrededor de media hora (30 minutos). APARATO MITÓTICO Estructura fundamental para el proceso de división celular o mitosis. MICROTUBULO: Estructura proteica del citoesqueleto que dirigen los movimientos propios de los cromosomas, lo que permite la separación de las cromatidas y la migración del material genético a cada polo celular. CENTRIOLOS: Son estructuras compuestas por 9 tripletes de microtubulos acomodados en forma circular que se originan de los centros organizadores o centrosoma. Cuando la célula se va ha dividir, este centro organizador también se divide y genera dos pares de centríolos, cada uno de los cuales migra a los polos de las células. * Los tipos celulares que no se dividen nuevamente, como las células del musculo esuqeletico o las neuronas, se retiran del ciclo celular. En estos casos, la interfase se “ eterniza” ( etapa G0) y pasa a ser el estado natural de estas células. MITOSIS Completado el proceso de interfase, la célula se encuentra preparada para dividirse por mitosis y repartir su material genético duplicado en dos células hijas a través de la separación de las cromatidas hermanas. • Es un proceso de reparto equitativo del material hereditario (ADN) característico de las células eucarióticas. Normalmente concluye con la formación de dos núcleos separados seguido de la partición del citoplasma (citocinesis), para formar dos células hijas. La mitosis completa, produce células genéticamente idénticas • El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de la información hereditaria de la célula madre en cada una de las dos células hijas. • Tras la duplicación del ADN, cada cromosoma consistirá en dos copias idénticas de la misma hebra de ADN, llamadas cromátidas hermanas, unidas entre sí por una región del cromosoma llamada centrómero. Cada cromátida hermana no se considera en esa situación un cromosoma en sí mismo, sino parte de un cromosoma que provisionalmente consta de dos cromátidas. CITOCINESIS O CITODIERESIS: DIVISION FINAL Luego de la división del material genético, se divide la célula, para obtener dos células independientes que entraran a la etapa G1 de la interfase. LA IMPORTANCIA DE LA MITOSIS Permite obtener células idénticas a la célula original y de esta manera conservar el material genético de un organismo. Tiene un papel fundamental para los organismos pluricelulares en procesos de desarrollo, crecimiento y regeneración de tejidos. Para los organismos unicelulares, constituye un mecanismo de reproducción ya que da origen a nuevos individuos. • Cáncer, descontrol de la división celular • Limitaciones de los modelos y teorías científicas Una de las enfermedades que causan mayor temor en las personas es el cáncer. No es casual, ya que en la actualidad una de cada tres personas padece de algún tipo de cáncer durante su vida y una de cada cuatro muere. A comienzos del siglo XX, el científico norteamericano Peyton Rous descubre que un sarcoma, cáncer que se desarrolla en los tejidos que dan soporte e interconectan el cuerpo, era causado por un virus que se transmitía de un individuo a otro. El modelo propuesto para este caso fue rápidamente replicado para casos humanos, es decir, se trató al cáncer como una enfermedad infectocontagiosa. Con el paso del tiempo y el consecuente desarrollo tecnológico, se determinó que solo un 15% de los cánceres humanos eran causados por agentes patógenos virales. ¿Qué sucedía entonces con el 85% restante? • La pérdida de control en el crecimiento normal El cáncer ocurre por un descontrol en el crecimiento normal de las células. En los tejidos normales, las tasas relacionadas con el crecimiento de células nuevas y con la muerte de las células viejas se mantienen en balance. En el cáncer se altera este balance. Esta alteración puede ser el resultado del crecimiento descontrolado de células o la incapacidad de las células a someterse a la "apoptosis". La apoptosis, o "el suicidio de las células", es el proceso en el cual las células viejas o dañadas se autodestruyen normalmente • Ejemplo de crecimiento normal Para ilustrar lo que significa el control del crecimiento normal, considere la capa exterior de la piel. La delgada capa exterior de la piel normal, llamada epidermis, tiene un espesor de aproximadamente una docena de células. Las células ubicadas en la capa inferior de la epidermis, llamada capa basal, se dividen justo a tiempo para reemplazar a las células que continuamente se desprenden de la superficie de la piel. Cada vez que una de estas células basales se divide, se producen dos células. Una permanece en la capa basal y retiene la capacidad para dividirse y la otra emigra fuera de la capa basal y pierde la capacidad para dividirse. Así pues, el número de células con la capacidad para dividirse en la capa basal se mantiene igual. • El inicio del crecimiento de las células del cáncer El balance normal entre la división celular y la pérdida de las células se descontrola durante el desarrollo de cáncer de la piel. Para reemplazar las células que se desprendieron de la superficie de la piel, las células basales empiezan a dividirse más rápido de lo necesario. Cada vez que una de estas células basales se divide, las dos células nuevas formadas, regularmente mantienen la capacidad para dividirse, lo que lleva a un aumento total de las células que se dividen. • Los tumores (neoplasma) Este aumento gradual en el número de células con capacidad para dividirse crea una masa creciente de tejido que se conoce como "tumor" o "neoplasma". El tumor crecerá rápidamente de tamaño si la división de las células es relativamente rápida y no hay señales "suicidas" que provoquen la muerte de las células. Si las células se dividen más lentamente, el crecimiento del tumor será más lento. Sin importar la rapidez del crecimiento, los tumores crecen en tamaño porque las nuevas células se producen en cantidades mayores de lo que es necesario. La formación normal del tejido se alterará gradualmente, entre más y más se acumulen las células que se dividen. • La invasión y metástasis Los cánceres son capaces de diseminarse por el cuerpo mediante dos mecanismos: por invasión y por metástasis. La invasión se refiere a la migración y a la penetración directas de las células cancerosas en el tejido vecino. La metástasis se refiere a la habilidad de las células cancerosas de penetrar en los vasos sanguíneos y linfáticos, circular por el torrente sanguíneo y luego invadir el tejido normal en otras partes del cuerpo. Los tumores malignos y benignos Los tumores se clasifican en benignos y malignos, lo cual depende de si se diseminan por invasión o por metástasis. Los tumores benignos son tumores que no se pueden diseminar por invasión o por metástasis; por lo tanto, sólo crecen localmente. Los tumores malignos son tumores que se pueden diseminar por invasión y por metástasis. Por definición, el término "cáncer" se aplica sólo a los tumores malignos. Conceptos relacionados con cáncer: 1.- Oncogenes: genes que se introducen en la secuencia normal de ADN, a partir de virus. 2.- Protooncogenes: genes normales reguladores del ciclo celular, se pueden transformar en oncogenes al activarse en células que no debían dividirse o al aumentar la frecuencia de división de células con actividad mitótica. 3.- Carcinógenas: sustancias que producen la activación de protooncogenes, ejemplo alquitrán, aditivos alimenticios, lus ultravioletas, entre otras. 4.- Genes supresores de tumores: genes que se inactivan para producir tumores MEIOSIS Es una de las formas de reproducción celular. Es un proceso divisional celular , en el cuál una célula diploide (2n), experimentará dos divisiones celulares sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploide. Este proceso se lleva a cabo en dos divisiones nucleares y citoplasmáticas, llamadas, primera y segunda división meiótica o simplemente Meiosis I y Meiosis II. Ambas comprenden Profase, Metafase, Anafase y Telofase. • La reproducción sexual se caracteriza por la fusión • de dos células sexuales haploides para formar un cigoto diploide, por lo que se deduce, en un ciclo vital sexual, debe ocurrir la meiosis antes de que los gametos puedan reproducirse. En animales y otros pocos organismos la meiosis precede de manera inmediata a la formación de gametos. Las células del cuerpo somáticas de un organismo individual se multiplican por mitosis y son diploides; las únicas células haploides son los gametos. • • GAMETOGENESIS La formación de gametos recibe el nombre de gametogénesis. La gametogénesis masculina denominada espermatogénesis da por resultado la formación de cuatro espermatozoides haploides por cada célula que entra en la meiosis. • La gametogénesis femenina llamada ovogénesis genera un solo ovulo por cada célula que entra en la meiosis, esto se realiza por un proceso que asigna virtualmente todo el citoplasma a uno solo de dos núcleos en cada división meiótica. PROCESO CELULAR • Los pasos preparatorios que conducen a la meiosis son idénticos en • patrón y nombre a la interfase del ciclo mitótico de la célula. La interfase se divide en tres fases: 1. Fase G1 2. Fase S (síntesis) 3. Fase G2 • La interfase es seguida inmediatamente por la meiosis I y II. 1. Meiosis I consiste en la segregación de cada uno de los cromosomas 2. homólogos, dividiendo posteriormente la célula diploide en dos células diploides pero con la mitad de cromosomas. La meiosis II consiste en desemparejar cada uno de las cromátidas del cromosoma, que se segregarán una a cada polo, con lo que tras una división se producen cuatro células haploides. IMPORTANCIA DE LA MEIOSIS Es fundamental para los organismos que se reproducen sexualmente, ya que a través de la unión de estas células en la fecundación se restablece el número total de la especie con la contribución de cada uno de los progenitores. La reproducción sexual permite generar nuevas combinaciones genéticas debido a tres mecanismos, dos de los cuales se desarrollan en la meiosis: 1) Entrecruzamiento o crossing-over (profase) donde se da en intercambio de información genética entre las cromatidas de los cromosomas homólogos 2) Permutación cromosomica,( metafase I) tiene como consecuencia una distribución independiente de los cromosomas homólogos donde cada gameto recibe un cromosoma de cada uno de los 23 pares de homólogos pero de cualquiera de los progenitores 3) Fecundación, ya que la unión entre los dos gametos que producen los progenitores en forma independiente es al azar.