El Ciclo Celular y sus Fases

El Ciclo Celular es el periodo que comprende desde que una célula eucariota se forma (es decir, desde que nace) hasta que se divide y genera otras células nuevas.

Interfase

La Interfase es la etapa más larga del ciclo. En ella, el núcleo presenta su envoltura nuclear completa y no se pueden distinguir los cromosomas. Comprende tres fases:

• Fase G1
• Fase S
• Fase G2

En la Fase S se produce la síntesis del ADN, es decir, su duplicación.

División o Fase M

La División o Fase M es la etapa final, en la que se pueden distinguir los cromosomas. Engloba dos procesos:

• Cariocinesis o Mitosis: Consiste en la división del núcleo.
• Citocinesis: Consiste en la división del citoplasma.

Fase G1

• La fase G1 va desde que la célula nace hasta que llega a la fase S.
• Durante la fase G1, la célula crece físicamente, copia las organelas, aumenta la cantidad de enzimas y se produce la síntesis de ARNm y, por ende, de proteínas.

Fase S

• En la fase S, la célula sintetiza una copia completa del ADN en su núcleo y duplica el centrosoma. Los centrosomas ayudan a separar el ADN durante la fase M.
• Continúa la síntesis del ARNm y de proteínas.

Fase G2

• Se inicia cuando acaba la síntesis del ADN y finaliza en el momento en el que se empiezan a distinguir los cromosomas en el interior del núcleo.
• Durante la fase G2, continúa el crecimiento celular y la célula se prepara para entrar en la fase M. Esto implica que comienzan a condensarse los cromosomas, empiezan a formarse los microtúbulos y se sintetizan las proteínas necesarias para la mitosis.
• Además, se acumula energía en forma de ATP para poder llevar a cabo la división celular.

Fase M: Mitosis y Citocinesis

• Durante la fase mitótica (M), la célula divide su ADN duplicado y su citoplasma para formar dos nuevas células.
• En la Mitosis, el ADN nuclear de la célula se condensa en cromosomas visibles y es separado por el huso mitótico, una estructura especializada hecha de microtúbulos.
• En la Citocinesis, el citoplasma de la célula se divide en dos, lo que forma dos nuevas células.

Mitosis: División Celular Somática

La Mitosis es un tipo de división celular en el cual una célula (la madre) se divide para producir dos nuevas células (las hijas) que son genéticamente idénticas entre sí. En el contexto del ciclo celular, la mitosis es la parte donde el ADN del núcleo de la célula se divide en dos grupos iguales de cromosomas. La mitosis consiste en cuatro fases básicas:

• Profase
• Metafase
• Anafase
• Telofase

Fases de la Mitosis

Profase: La cromatina se condensa para formar cromosomas, la membrana nuclear se desintegra y desaparecen los nucleolos. Los centriolos migran a los polos opuestos de la célula y entre ellos se forman unos filamentos que constituyen el huso mitótico.

Metafase: Los cromosomas, unidos al huso mitótico por medio de sus centrómeros, se alinean en la zona ecuatorial de la célula.

Anafase: Las fibras del huso se acortan y se produce la separación del centrómero y de las cromátidas hermanas, que se mueven a los polos opuestos de la célula. De esta manera, cada célula formada recibirá el mismo número de cromosomas.

Telofase: Los cromosomas comienzan a descondensarse y vuelven a su forma «fibrosa». Se forman dos nuevos núcleos, uno para cada conjunto de cromosomas. Las membranas nucleares reaparecen y el huso mitótico desaparece.

Meiosis: Producción de Gametos

La Meiosis, que ocurre en todas las especies que se reproducen de forma sexual, consigue producir gametos haploides (células sexuales) con la mitad de cromosomas que la célula progenitora diploide. De este modo, el número de cromosomas se mantiene en la descendencia.

En cada meiosis se realizan dos divisiones celulares, que llamamos Meiosis I y Meiosis II. Cada una de estas meiosis presenta 4 estadios o fases, que comparten con la mitosis, aunque con ligeras diferencias. Estas fases son: profase I y II, metafase I y II, anafase I y II, y telofase I y II.

Puntos de Control del Ciclo Celular

Para cerciorarse de que la división celular se realiza sin problemas (produciendo células hijas sanas con ADN completo y sin daños), la célula posee varios puntos de control.

Punto de Control G1 o G1/S

El punto de control G1 es el punto principal de decisión para una célula; es decir, el punto en el que debe elegir si se divide o no. Una vez que la célula pasa el punto de control G1 y entra a la fase S, se compromete irreversiblemente a la división.

En el punto de control G1 se comprueba:

• El tamaño de la célula.
• Nutrientes/reservas de energía.
• Factores de crecimiento.
• Daño al ADN.
• La duplicación de las organelas.

Nota: El punto de control R (Restricción) verifica si la célula está calificada para proceder con la división o si entra en la fase G0 (estado de reposo).

Punto de Control G2 o G2/M

Este punto de control se realiza antes de la fase M. En esta etapa, la célula comprobará:

• Si la replicación cromosómica se completó con éxito.
• Daño en el ADN.
• Si el MPF (Factor Promotor de Maduración) activado está presente.

Punto de Control del Huso o M

La célula examina si todas las cromátidas hermanas están unidas correctamente a los microtúbulos del huso. Debido a que la separación de las cromátidas hermanas durante la anafase es un paso irreversible, el ciclo no procederá hasta que todos los cromosomas estén firmemente unidos a por lo menos dos fibras del huso de los polos opuestos de la célula.

Tipos de Reproducción

Reproducción Sexual

Es el proceso de crear un nuevo organismo descendiente a partir de la combinación de material genético de dos organismos con material genético similar, comenzando con el proceso de meiosis. Los gametos son los dos tipos de células especiales (el femenino y el masculino).

La fusión de estas dos células se llama fecundación y esta crea un cigoto, que incluye material hereditario de los dos gametos en un proceso que se llama recombinación genética, donde el material genético se conjuga para que las secuencias de los cromosomas homólogos se alineen. A continuación, se producen otras dos divisiones celulares más, para producir cuatro células hijas con la mitad de cromosomas de cada una de las dos células de los padres.

Ventajas y Desventajas de la Reproducción Sexual

• Ventaja principal: Genera variabilidad en la población, es decir, individuos diferentes sobre los que puede actuar la selección natural.
• Desventaja: La necesidad de la participación de dos individuos hace que sea más complicada, ya que es necesario que se encuentren los dos gametos. Además, el mecanismo de formación de gametos (meiosis) es una división más compleja que la mitosis.

Esta variación se debe a la distribución independiente y al entrecruzamiento durante la meiosis, y a la unión aleatoria de los gametos durante la fertilización.

Reproducción Asexual

Es la forma de reproducción de un ser vivo en la cual, a partir de una célula o un grupo de células, se desarrolla por procesos mitóticos un individuo completo, genéticamente idéntico al primero (excepto si hay mutaciones). Se lleva a cabo mediante un solo progenitor y sin la intervención de los núcleos de las células sexuales o gametos.

Ventajas y Desventajas de la Reproducción Asexual

• Ventajas: Su rapidez de división y su simplicidad, pues no tienen que producir células sexuales ni gastar energía en las operaciones previas a la fecundación. De esta forma, un individuo aislado puede dar lugar a un gran número de descendientes.
• Desventaja: Presenta la gran desventaja de producir una descendencia sin variabilidad genética. La selección natural no puede actuar sobre individuos mejor adaptados (ya que todos lo están por igual) y estos individuos clónicos pueden no lograr sobrevivir a un medio que cambie de modo hostil, pues no poseen la información genética necesaria para adaptarse a este cambio.

Gametogénesis

La Gametogénesis es el proceso mediante el cual las células germinales experimentan cambios cromosómicos y morfológicos en preparación para la fecundación. Durante este proceso, a través de la meiosis, se reduce la cantidad de cromosomas, del número diploide (46 o 2n) al número haploide (23 o 1n).

• La maduración del gameto masculino ocurre a través de la Espermatogénesis.
• La maduración del gameto femenino ocurre a través de la Ovogénesis.

Espermatogénesis

La espermatogénesis se inicia desde la pubertad con la maduración de las espermatogonias; cada una de ellas origina cuatro células hijas, para así formar millones de espermatozoides.

Fase de Proliferación

Una vez llegada la edad reproductiva del hombre (pubertad o adolescencia), las células tipo A se dividirán múltiples veces para formar un tipo de célula denominada espermatocito primario. Se conoce como fase proliferativa por la multitud de mitosis que se producen. El principal objetivo es formar muchos espermatocitos.

Fase Meiótica

Los espermatocitos primarios (2n) entran en Meiosis I y experimentan una profase prolongada (22-24 días) para finalizar con la formación de 2 espermatocitos secundarios (n). Durante esta meiosis más larga se sintetizan compuestos que son necesarios para las fases posteriores. Los espermatocitos secundarios entran en Meiosis II dando lugar, cada uno de ellos, a 2 espermátidas (n).

Fase de Diferenciación (Espermiogénesis)

En esta fase, las espermátidas (n) sufren varias transformaciones:

• Reducción y condensación del núcleo.
• Pérdida de parte del citoplasma y finalización de su división.
• Alargamiento de la cabeza y cola.
• Acúmulo de mitocondrias en la parte inicial de la cola.
• Formación del acrosoma.

Tras este proceso se forman los gametos masculinos o espermatozoides.

Ovogénesis

La ovogénesis se inicia desde el periodo fetal y, después de permanecer latente durante la infancia, al llegar la pubertad, se reinicia para formar una célula madura en cada ciclo sexual.

Fase de Proliferación

Las células germinales primordiales se reproducen mediante sucesivas mitosis y viajan hasta los ovarios, donde siguen multiplicándose dando lugar a millares de ovogonias (células madres del ovario diploides).

Fase Meiótica

Un pequeño porcentaje de ovogonias (2n) comienza la Meiosis I hacia la semana 12 de desarrollo fetal. Durante esta fase, la célula se conoce como ovocito primario (2n), localizados hacia la parte superficial del ovario, y quedan rodeados de células foliculares planas. Aquí se les denomina folículos primordiales.

Cuando los ovocitos primarios entran en la fase de diploteno de la Meiosis I, se detienen y no continúan dividiéndose (estado de dictioteno). Esta pausa permite al ovocito prepararse para cubrir las futuras necesidades del embrión.