El Ciclo Celular: Fundamentos y Fases

El ciclo celular se inicia cuando una nueva célula nace a partir de la división de su célula progenitora y finaliza cuando esta misma célula se divide para originar dos células hijas. En esencia, es el conjunto de acontecimientos que transcurren durante el periodo de vida de una célula, desde su formación hasta su propia reproducción.

Este ciclo comprende dos etapas fundamentales:

• La interfase: Periodo de crecimiento y preparación para la división.
• La división celular o fase M (Mitosis): Proceso mediante el cual una célula eucariota se divide para originar dos células hijas genéticamente idénticas entre sí y a la célula madre.

La Interfase: Preparación para la División

La interfase es la fase más larga del ciclo celular y se subdivide en tres periodos: G1, S y G2. La duplicación del material genético (ADN) ocurre en una etapa muy concreta, conocida como Fase S (de síntesis). Este periodo está precedido por la fase G1 y seguido por la fase G2, intervalos en los que no hay síntesis de ADN.

La duración total del ciclo celular varía considerablemente entre distintos tipos de células, principalmente debido a las diferencias en la duración de la fase G1. En contraste, los periodos S, G2 y la mitosis suelen tener una duración relativamente constante.

Regulación y Control del Ciclo Celular

• El ciclo celular está rigurosamente controlado por un complejo sistema de proteínas, principalmente ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas (CDKs).
• El principal punto de control, conocido como Punto de Restricción, se encuentra al final de la fase G1. Una vez que la célula supera este punto, se compromete a completar todo el ciclo celular.
• El cáncer se origina por la división descontrolada de un grupo de células que han perdido los mecanismos de control del ciclo celular.
• Tras completar un número limitado de divisiones, las células normales activan un proceso de muerte celular programada o apoptosis, fundamental para mantener la homeostasis y la salud del organismo.
• Las células cancerosas, sin embargo, logran evadir esta muerte programada, lo que les permite dividirse indefinidamente y poner en riesgo la vida del organismo.

Descripción Detallada de la Interfase

Fase G1 (Intervalo 1)

Al comenzar la fase G1, la célula tiene aproximadamente la mitad del tamaño de su progenitora. Durante este periodo, la célula experimenta un crecimiento activo hasta alcanzar su tamaño característico. Los procesos clave son:

• En el núcleo: Se produce una síntesis continua de ARN (transcripción).
• En el citoplasma: Se sintetizan activamente las proteínas necesarias para el crecimiento y las funciones celulares (traducción).

Un cromosoma en G1 está formado por una única molécula de ADN de doble hélice (una cromátida) y se encuentra en estado descondensado. Las células especializadas pueden salir del ciclo y permanecer en un estado de reposo (G0), perdiendo temporal o permanentemente su capacidad de dividirse.

Fase S (Síntesis)

Es la etapa crucial donde ocurre la replicación del material genético.

• En el núcleo: El ADN nuclear se duplica. La enzima ADN polimerasa sintetiza una hebra de ADN complementaria a cada una de las hebras originales, asegurando una copia idéntica de cada cromosoma. La transcripción de ARN (ribosómico, de transferencia y mensajero) continúa.
• En el citoplasma: Continúa la síntesis de proteínas (traducción), incluyendo las histonas, que son necesarias para empaquetar las nuevas copias de ADN.

Fase G2 (Intervalo 2)

Una vez finalizada la síntesis de ADN, la célula entra en la fase G2, donde continúa preparándose para la mitosis. Durante esta etapa, se sintetizan las proteínas necesarias para la división celular. Hay transcripción en el núcleo y traducción en el citoplasma, pero no hay replicación de ADN. A lo largo de toda la interfase (G1, S y G2), la cromatina permanece desespiralizada y los cromosomas no son visibles individualmente en el núcleo.

La División Celular: Mitosis

La mitosis es el tipo de división celular mediante el cual, a partir de una célula madre eucariota, se originan dos células hijas con una dotación cromosómica idéntica a la de la progenitora. En organismos procariotas, la división ocurre por un proceso más simple llamado bipartición.

La mitosis es fundamental para los siguientes procesos biológicos:

• Crecimiento de organismos pluricelulares: El aumento del número de células permite el crecimiento del organismo.
• Regeneración de tejidos: Las células dañadas o muertas son reemplazadas por nuevas células generadas por mitosis.
• Reproducción asexual: Es el mecanismo de reproducción en organismos unicelulares y en algunas formas de reproducción vegetativa de organismos pluricelulares.

La división celular completa incluye dos procesos coordinados: la mitosis (división del núcleo) y la citocinesis (división del citoplasma).

Fases de la Mitosis en Células Animales

Profase

• El núcleo aumenta de tamaño al absorber agua del citoplasma.
• La cromatina se condensa progresivamente (superenrollamiento) hasta formar los cromosomas visibles, cada uno compuesto por dos cromátidas hermanas. Los nucléolos desaparecen y la cromatina se vuelve transcripcionalmente inactiva.
• La envoltura nuclear se desorganiza y fragmenta, permitiendo que el nucleoplasma y el citoplasma se mezclen.
• En el citoplasma, los centriolos (previamente duplicados para formar dos diplosomas) migran hacia polos opuestos de la célula, organizando el huso acromático o mitótico.
• Las fibras del huso, compuestas por microtúbulos, se unen a los cinetocoros de los cromosomas. Al final de la profase, el cinetocoro de una cromátida se une a las fibras de un polo, y el de su cromátida hermana, al polo opuesto.

Metafase

• Los cromosomas, en su punto de máxima condensación, se alinean en el ecuador del huso acromático.
• Esta disposición forma la placa ecuatorial o metafásica.
• La metafase es la etapa ideal para estudiar la morfología y el número de cromosomas (cariotipo), ya que es cuando son más visibles y distinguibles.

Anafase

• Las fibras cinetocóricas del huso se acortan, lo que provoca la separación de las cromátidas hermanas a nivel del centrómero.
• Cada cromátida se convierte en un cromosoma independiente (llamado cromosoma anafásico), que es arrastrado hacia un polo opuesto de la célula.
• De este modo, se asegura que cada célula hija reciba una copia completa y exacta de cada cromosoma original. Cada cromosoma anafásico está formado por una sola molécula de ADN (una cromátida).

Telofase

• Los dos juegos de cromosomas llegan a los polos opuestos de la célula y el huso mitótico se desorganiza.
• Alrededor de cada lote de cromosomas, se reconstruye una nueva envoltura nuclear a partir del retículo endoplasmático rugoso (RER).
• Los cromosomas se desespiralizan y desenrollan, volviendo al estado de cromatina.
• Reaparecen los nucléolos en las regiones organizadoras nucleolares de ciertos cromosomas.
• El núcleo recupera su aspecto interfásico y la cromatina reanuda su actividad de transcripción.