Fases del ciclo celular
El estado en que se encuentra una célula está determinado por una secuencia periódica de crecimiento y división durante la vida de un organismo. Estos procesos están representados en el ciclo celular en tres etapas fundamentales: la primera corresponde a la interfase, que es de preparación para su posterior división.
Cuando se habla de preparación, se debe pensar que la célula requiere crecer para asegurar un volumen suficiente a las células hijas, copiar su material genético (proceso de replicación), ya que se necesitan dos copias para las nuevas células, y también multiplicar sus organelos.
La segunda etapa corresponde a la mitosis, que, como tal, permitirá la división del material genético previamente replicado.
Finalmente, se darán las condiciones para la división completa de la célula, proceso citoplasmático llamado citocinesis, que no forma parte de la mitosis.
La mitosis y la citocinesis harán posible la formación de nuevas células idénticas a las originales. Gracias a esto, los organismos pluricelulares pueden crecer, desarrollarse, regenerar tejidos y, los unicelulares, reproducirse asexualmente.
En el caso humano, estamos hablando de una división de células diploides (2n) que darán origen a células diploides (2n).
Aparato mitótico: microtúbulos
En el proceso de división celular mitótico es fundamental la participación de microtúbulos, estructuras proteicas del citoesqueleto que dirigirán los movimientos propios de los cromosomas, lo que permite la separación de las cromátidas y la migración del material genético a cada polo celular.
Centríolos Los centríolos son estructuras compuestas por nueve tripletes de microtúbulos acomodados en forma circular que se originan de los centros organizadores o centrosoma. Cuando la célula se va a dividir, este centro organizador también se divide y genera dos pares de centríolos, cada uno de los cuales migra a los polos de la célula. En las células vegetales no hay centríolos, pero sí se forman microtúbulos.
Huso Es el conjunto de microtúbulos que nacen de los centríolos. Hay tres tipos: los astrales 1 , que corresponden a extensiones cortas y radiales; los cinetocóricos 2, que se extienden del polo a los cromosomas, específicamente a sus cinetocoros, y los polares 3, que se extienden de polo a polo.
Interfase: estado de reposo aparente
Al observar el núcleo de una célula en interfase, da la impresión de que se encuentra en reposo. Lejos de ello, se está produciendo una gran cantidad de eventos fundamentales para la división celular.
Se trata de un estado de preparación en cuanto al crecimiento, generación de energía y replicación del material genético. A continuación se revisarán las tres etapas de la interfase: G1, S y G2.
- G1 (Gap o intervalo): crecimiento celular En esta etapa la célula crece hasta alcanzar su tamaño normal y se desarrollan los procesos vitales para su mantención, sobre todo los que respectan a la síntesis de ATP, molécula que fue utilizada en el ciclo anterior, durante la mitosis, para proporcionar energía a las reacciones metabólicas.
- S: síntesis de ADN En esta etapa se copia el ADN, es decir, se da el proceso de “replicación” y se sintetiza un nuevo juego de histonas, lo que genera dos moléculas idénticas para ser repartidas en las dos células hijas durante la mitosis.
De esta manera, los cromosomas que se formarán una vez iniciada la mitosis tendrán dos cromátidas hermanas unidas a un centrómero, lo que se conoce como cromosoma duplicado o doble.
En la etapa anterior (G1), los cromosomas provenientes de la división celular, si estuvieran condensados, tendrían un centrómero y una cromátida (cromosoma simple).
- G2 (Gap o intervalo): preparación para la mitosis En esta etapa la célula se prepara antes de entrar en división, sobre todo en lo que respecta a la síntesis de proteínas relacionadas con el despliegue del aparato mitótico, donde comienzan a organizarse los microtúbulos.
También se recupera la célula en términos energéticos, ya que en la síntesis de ADN se gastó gran cantidad de ATP.
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 cromátidas hermanas.
Para su mejor comprensión, en el siguiente esquema este proceso dinámico fue segmentado en cuatro etapas o fases, cada una caracterizada por el comportamiento de los cromosomas. A continuación se representa la división mitótica de una célula animal de cuatro cromosomas.
En una célula somática humana se lleva a cabo este mismo proceso, pero con 46 cromosomas en vez de cuatro.
La separación de las cromátidas hermanas es fundamental en el proceso de división del material genético, ya que de esta manera se asegura que la información genética se traspase en forma completa a las células resultantes de la división. Veamos cómo se produce:
Citocinesis o citodiéresis: división final
Luego de la división del material genético a partir de la separación de las cromátidas hermanas, es necesaria la división de la célula, tanto del citoplasma como del límite celular (membrana y/o pared celular), para la obtención de dos células independientes que entrarán a la etapa G1 de la interfase.
La presencia de pared celular en organismos como los vegetales y la rigidez de su estructura diferencian el proceso de división citoplasmática respecto de las células animales, que solo poseen membrana.
A continuación se presenta un recuadro donde se explica el proceso de citocinesis o citodiéresis para ambos tipos celulares.
Importancia del ciclo celular
La división mitótica permite obtener células idénticas a la célula original y de esta manera conservar el material genético de un organismo.
Es así como la mitosis tiene un papel fundamental para los organismos pluricelulares en procesos de desarrollo, crecimiento y regeneración de tejidos.
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Para los organismos unicelulares, en tanto, la mitosis constituye un mecanismo de reproducción, ya que da origen a nuevos individuos.
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