2. ciclo celular

CICLO CELULAR

PATRICIA DORING – B.S. NUTRICION HUMANA

Ciclo celular

Reproducción, característica fundamental.

División en 2 coordinada y regulada mediante el crecimiento celular y con la replicación del AND.

Celula hija igual a la madre (igual progenie)

Eucariota: conservada por protein quinasa.

Procariota: controlada por factores de crecimiento.

Ciclo celular eucariota

4 procesos coordinados 1. crecimiento celular 2. replicación del ADN 3. distribución de cromosomas duplicados a

hijas 4. división celular El ciclo celular es un conjunto ordenado de

eventos que conducen al crecimiento de la célula y la división en dos células hijas. Las células que no están en división no se consideran que estén en el ciclo celular.

Crecimiento celular

Ocurre en 4 intervalos: M- G1-S y G2.

G1: "GAP 1"(Intervalo 1). S: "Síntesis". replicación del ADN. G2: "GAP 2"(Intervalo 2). M: mitosis (reparto de material genético nuclear) y citocinesis

(división del citoplasma). Las células que se encuentran en el ciclo celular se denominan

«proliferantes». Las que se encuentran en fase G0 se llaman células quiescentes. El ciclo celular 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.

Intervalos del ciclo celular

Ciclo celular

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 Es la primera fase del ciclo celular, en la que existe crecimiento celular con síntesis

de proteína ARN. 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 duplica 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: Es la segunda fase del ciclo, en la que se produce la replicación o síntesis del ADN, como resultado cada cromosoma se duplica y queda formado por dos cromáticas idénticas. Con la duplicación del ADN, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de ADN que al principio. Tiene una duración de unos 6-8 horas.

Fase G2: Es la tercera 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. Termina cuando la cromatina empieza a condensarse al inicio de la mitosis.

Fase M: 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).

Fases del ciclo celular

Estados diferenciados: El estado de división, llamado fase M. El estado de no división o interfase.

Regulación del ciclo celular

Por crecimiento celular y por señales extracelulares. El ciclo celular es controlado por un sistema que vigila

cada paso realizado. En regiones concretas del ciclo, la célula comprueba que se cumplan las condiciones para pasar a la etapa siguiente: de este modo, si no se cumplen estas condiciones, el ciclo se detiene.

Existen cuatro transiciones principales: Paso de G0 a G1: comienzo de la proliferación. Transición de G1 a S: iniciación de la replicación. Paso de G2 a M: iniciación de la mitosis. Avance de metafase a anafase.

Regulación del ciclo celular

Los genes que regulan el ciclo celular se dividen en tres grandes grupos: Genes que codifican proteínas para el ciclo: enzimas

y precursores de la síntesis de ADN, enzimas para la síntesis y ensamblaje de tubulina, etc.

Genes que codifican proteínas que regulan positivamente el ciclo: también llamados protooncogenes. Las proteínas que codifican activan la proliferación celular, para que células quiescentes pasen a la fase S y entren en división.

Genes que codifican proteínas que regulan negativamente el ciclo: También llamados genes supresores tumorales.

Puntos de control del ciclo celular Aseguran la progresión sin fallos, evaluando el correcto avance de

procesos críticos en el ciclo, como son la replicación del ADN o la segregación de cromosomas. Estas rutas de verificación presentan dos características, y es que son transitorias (desaparecen una vez resuelto el problema que las puso en marcha) y que pueden caducar si el problema no es resuelto al cabo de un tiempo. Dichos puntos de control son: ADN no replicado, en la entrada de fase M. Actúa inhibiendo a Cdc25, el cual es

un activador de la Ciclina A/B Cdk1. Ensamblaje del huso (checkpoint de mitosis) antes de la anafase. Se activa una

proteína Mad2 que impide la degradación de la segurina, lo que impide la segregación de las crommátidas hermanas hasta que todas se hayan unido al huso. Es pues el punto de control de la separación de cromosomas, al final de la mitosis. En caso de que fuera incorrecto, se impediría la degradación de la ciclina B por parte de APC.

Daño del ADN, en G1, S o G2. El daño celular activa a p53, proteína que favorece la reparación el ADN, detiene el ciclo promoviendo la transcripción de p21, inhibidor de Cdk, y, en el caso de que todo falle, estimula la apoptosis.

Ciclo celular y cáncer

Cuando las células normales se lesionan o envejecen, mueren por apoptosis, pero las células cancerosas la evitan.

Se cree que muchos tumores son el resultado de una multitud de pasos, de los que una alteración mutagénica no reparada del ADN podría ser el primer paso. Las alteraciones resultantes hacen que las células inicien un proceso de proliferación descontrolada e invadan tejidos normales. El desarrollo de un tumor maligno requiere de muchas transformaciones genéticas. La alteración genética progresa, reduciendo cada vez más la capacidad de respuesta de las células al mecanismo normal regulador del ciclo.

Los genes que participan de la carcinogénesis resultan de la transformación de los genes normalmente implicados en el control del ciclo celular, la reparación de daños en el ADN y la adherencia entre células vecinas. Para que la célula se transforme en neoplásica se requieren, al menos, 2 mutaciones: una en un gen supresor de tumores y otra en un protooncogén, que dé lugar, entonces, a un oncogén.

Meiosis y fecundación

Proviene del latín “hacer más pequeño” es una de las formas de reproducción celular.

Proceso divisional, en el cuál una célula diploide (2n), experimentará dos divisiones celulares sucesivas, con la capacidad de generar cuatro células haploides (n).

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.

Meiosis I y II

Los miembros de cada par homólogo de cromosomas se unen primero y luego se separan y se distribuyen en diferentes núcleos.

En la Meiosis II, las cromátidas hermanas que forman cada cromosoma se separan y se distribuyen en los núcleos de las células hijas. Entre estas dos etapas sucesivas no existe la etapa S (duplicación del ADN).

La meiosis no siempre es un proceso preciso, a veces los errores en la meiosis son responsables de las principales anomalías cromosómicas. La meiosis consigue mantener constante el número de cromosomas de las células de la especie para mantener la información genética.

Varibilidad genética

Reducción del número de cromosomas a la mitad: de 46 cromosomas en el ser humano se forman células haploides (23 cromosomas).

Esta reducción a la mitad permite que en la fecundación se mantenga el número de cromosomas de la especie.

También hay una recombinación de información genética, que es heredada del padre y la madre; el apareamiento de los homólogos y consecuente crossing-over permite el intercambio de información genética. Por lo tanto el nuevo individuo hereda información genética única y nueva, y no un cromosoma íntegro de uno de sus parientes.

La separación de los cromosomas paternos y maternos recombinados, durante la anafase I y II, se realiza completamente al azar, hecho que contribuye al aumento de la diversidad genética. En la anafase I, por cada par de homólogos existen dos posibilidades: un cromosoma puede ir a un polo mitótico o al otro .

El número de combinaciones posibles por tanto se calcula 2n donde n es el número de pares de cromosomas homólogos.

En el ser humano, que tiene 23 pares de cromosomas homólogos, tiene la posibilidad de recombinación con 223 = 8 388 608 combinaciones, sin tener en cuenta las múltiples combinaciones posibilitadas por la recombinación en el crossing-over.

Anomalías cromosómicas

En la meiosis debe ocurrir una correcta separación de las cromatidas hacia los polos durante la anafase, lo que se conoce como disyunción meiotica, cuando esto no ocurre o hay un retraso en la primera o segunda división meiotica, conlleva problemas en la configuración de los cromosomas, alterando el número correcto de estos, es decir, dejan de ser múltiplos básicos del número haploide original de la especie, lo que se conoce como aneuploidía. Entre los problemas en el material genético encontramos:

Monosomía Monosomía autosomática: produce la muerte en el útero. Síndrome de Turner: solamente un cromosoma X presente en las

mujeres. Los afectados son hembras estériles, de estatura baja y un repliegue membranoso entre el cuello y los hombros. Poseen el pecho con forma de escudo y pezones muy separados, así como ovarios rudimentarios y manchas marrones en las piernas.

Trisomias

Trisomía del cromosoma 21: es la aneuploidía más viable, con un 0,15% de individuos en la población. Es una trisomía del cromosoma 21, que incluye retraso mental (C.I de 20-50), cara ancha y achatada, estatura pequeña, ojos con pliegue apicántico y lengua grande y arrugada.

SINDROME DE DOWN

Trisomía del cromosoma 13: es una enfermedad genética que resulta de la presencia de un cromosoma 13 suplementario. Se trata de la trisomía menos frecuente. Se suele asociar con un problema meiótico materno, más que paterno y como el síndrome de Down, el riesgo aumenta con la edad de la mujer. Los afectados mueren poco tiempo después de nacer, la mayoría a los 3 meses, como mucho llegan al año. Se cree que entre el 80-90% de los fetos con el síndrome no llegan a término.

Trisomía del cromosoma 18: se trata de una enfermedad rara, cromosómica caracterizada por la presencia de un cromosoma adicional en el par 18. Clínicamente se caracteriza por: bajo peso al nacer, talla corta, retraso mental, y del desarrollo psicomotor (coordinación de la actividad muscular y mental), e hipertonía (tono anormalmente elevado del músculo). Se acompaña de diversas anomalías viscerales.

SINDROME DE PATAU EDWARDS

Un cromosoma de X adicional en varones: produce individuos altos, con físico ligeramente feminizado, coeficiente intelectual algo reducido, disposición femenina del vello del pubis, atrofia testicular y desarrollo mamario. Tienen una mezcla de ambos sexos.

Síndrome del XYY - Un cromosoma de Y adicional en varones: en esta anaploidia, el varón afectado recibe un cromosoma Y adicional. No presenta diferencias a las personas normales y de hecho se duda del término “síndrome” para esta condición.

Síndrome del triple X - Un cromosoma de X adicional en hembras: está caracterizada por un cromosoma X adicional en la mujer; quienes presentan la condición no están en ningún riesgo creciente para los problemas médicos. Las mujeres con esta condición son altas, de bajo peso, con irregularidad en el periodo menstrual y rara vez presentan debilidad mental.

KLINEFELTER OTROS

videos

http://www.hybridmedicalanimation.com/anim_mitosis.html

http://www.classroom20.com/video/video/show?id=649749%3AVideo%3A104840