CICLO CELULAR

Se denomina ciclo celular a la sucesión de acontecimientos que tienen lugar a lo largo de la vida de una célula, desde que finaliza la división que le dio origen hasta que se divide a su vez para dar lugar a dos nuevas células hijas. El ciclo celular consta de dos etapas principales: la interfase y la división celular. Durante estas dos etapas la célula, y sobre todo su núcleo, sufren una serie de cambios importantes.

                    

 INTERFASE

            Así se denomina a la etapa que media entre dos divisiones celulares sucesivas. Cuando se observa al microscopio el núcleo celular durante esta etapa no se aprecian en él cambios citológicos relevantes, por lo que a veces también se denomina, no muy acertadamente, período de "reposo". A lo largo de toda la interfase los cromosomas permanecen desespiralizados, en la forma que hemos denominado cromatina, y no es posible distinguirlos como entidades individualizadas. Sin embargo el núcleo interfásico, lejos de encontrarse en reposo, es el escenario de una intensa actividad bioquímica, pues es durante esta fase cuando tiene lugar la duplicación del material genético previa a todo proceso de división celular.

La interfase puede dividirse a su vez en tres períodos, denominados G₁, S y G₂. Durante el período G₁se produce un crecimiento general de la célula con duplicación de muchos de sus orgánulos, mientras que en el núcleo se sintetiza activamente RNA mensajero que dirigirá la síntesis de las proteínas celulares. Durante el período S un equipo altamente especializado de enzimas lleva a cabo la duplicación de las moléculas de DNA que forman parte de los cromosomas; al mismo tiempo se sintetizan histonas que rápidamente se asocian con el DNA para formar nuevas fibras de cromatina. Al finalizar el período S la célula ya posee dos copias completas de su información genética, que posteriormente podrán ser repartidas entre las dos células hijas. Durante el período G₂ la célula simplemente se prepara para la puesta en marcha del proceso de división celular que sobreviene a continuación; todavía no se pueden distinguir citológicamente los cromosomas individualizados, pero, si se pudiese, comprobaríamos que ya están divididos longitudinalmente en dos cromatidas hermanas, cada una de ellas conteniendo una molécula de DNA que es copia fiel de la que se encuentra en su vecina. La duración de la interfase varía considerablemente en función del tipo de célula. Los períodos S y G₂ son relativamente constantes y en las células de los mamíferos se prolongan durante unas 7 y 3 horas respectivamente. El período G₁ es el más variable, pudiendo prolongarse desde 2 ó 3 horas hasta días, meses o incluso años. Algunas células que no se dividen, como las neuronas, permanecen indefinidamente en una fase especial del ciclo celular denominada período G₀.

  DIVISION CELULAR

            Una vez finalizada la interfase, la célula, con su material genético ya duplicado, entra en el proceso de división (período M del ciclo celular). En este proceso, que en la mayoría de las células dura alrededor de una hora, se ponen en marcha una serie de complejos mecanismos encaminados a garantizar que cada una de las células hijas resultantes reciba una dotación cromosómica completa. Existen dos tipos de división celular, denominados respectivamente división celular mitótica y división celular meiótica.

                           

ORGANELOS NUCLEARES

Cuando la celula se divide, las fibras de cromatina se hacen visibles en el microscopio optico en forma de cromosomas. Durante la interfase (entre divisiones), la cromatina se dispersa para facilitar la expresion de imformacion genetica. En la interfase el nucleo tiene los siguientes componentes.

ENVOLTURA NUCLEAR

El nucleo esta formado por una membrana doble; una membrana interna y otra externa, separadas por un sistema perinuclear y perforadas por complejos de poros nucleares. La membrana externa  externa se conti nua con la del reticulo endoplasmatico rugoso y contiene, ribosomas adosados.

                                       

·         NUCLEOPLASMA O CARIOPLASMA:

                     El jugo nuclear es la materia fundamental que llena el nucleo y esta constituido por una                              disolución   coloidal que no es cromatina ni nucléolo.

·    CROMATINA:

                    Es el material nuclear organizado en cromatina y heterocromatina, contiene DNA, histonas y                         proteínas  nucleares.

·   NUCLEOLO: 

                    Es una pequeña región especial en la que se sintetizan partículas que contienen  RNA y proteínas,                 las cuales migran al Citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se modifican para                 transformarse en ribosomas.

              La forma del núcleo es variable: puede ser redondo, oval o elíptico como en las neuronas.

              En todas las células humanas existe un núcleo, con excepción de los eritrocitos, pero también hay                células binucleadas  y plurinucleadas. Su composición química es compleja ( proteínas, lípidos,                       compuestos inorgánicos , DNA, RNA, protaminas e histonas ). La membrana nuclear esta                           perforada por poros que permiten el intercambio de material celular entre nucleoplasma y                             citoplasma. 


                                   

              En el DNA nuclear se encuentra el genoma, el cual contiene la información bilógica necesaria para                 constituir y formas nuevos organismos de la misma especie.

              En las células eucariotas, el DNA se localiza en los cromosomas del núcleo celular y en las                           mitocondrias. Una de las principales funciones del genoma es almacenar la información genética,                   duplicarla y transmitirla de una generación a otra (replicación).

              La información que contiene un gen es leída por las proteínas que van unidas al genoma y son las                   encargadas de iniciar las reacciones bioquímicas que se traducen como expresión genética.

              El núcleo controla la síntesis de proteínas en el citoplasma enviando RNA mensajeros, los cuales                   son sintetizados cuando los genes se activan y abandonan el núcleo a través de os poros nucleares.

ENVOLTURA NUCLEAR O NUCLEOMA

              Su función es separar el nucleoplasma del citoplasma, regular el paso de moléculas entre ellos y                      englobar la cromatina. Las dos membranas están perforadas por poros nucleares que representan                alrededor del 15% de la superficie de la membrana nuclear y regulan el transporte de proteínas,                    ribonucleoproteinas y RNA entre el núcleo y el citoplasma.

               La membrana nuclear interna se fija en una rígida malla de filamentos intermedios proteicos                            denominada lámina nuclear, unida a su superficie interna. La lamina nuclear es una fina capa                          proteica electrodensa que tiene una función nucleoesqueletica o de sostén.  Los poros se forman                  por la fusión de las membranas interna y externa de la envoltura nuclear.

               Cuando el núcleo se disuelve en la división celular, la membrana nuclear se desintegra en vesículas                membranosas adheridas a las proteínas fosforiladas,  que son fracciones de la lamina nuclear, ya                    que esta se despolimeriza por fosforilacion.

                                   

POROS NUCLEARES

                Son muy frecuentes en células con gran actividad metabólica, en las que los intercambios entre el                   núcleo  y el citoplasma son intensos, como en los oocitos. Su función consiste en permitir los                         intercambios  moleculares entre el núcleo y el citoplasma, pero solo permiten el paso de                              determinadas sustancias dependiendo de su tamaño y de su composición molecular.

                                 

NUCLEOLO

                 El nucléolo se encuentra rodeado por un anillo basofilo positivo a la  tinción de Feulgen, debido a                  la cromatina asociada al nucléolo. Se pueden encontrar nucléolos grandes en las células que                          llevan a cabo una gran síntesis de proteínas, como las células embrionarias y acinares del                              páncreas, pero también pueden estar ausentes en las células que no sintetizan proteínas, como los                 espermatozoides.

                La matriz nuclear por descrita por Zbarskii y Debov en 1948, y el término fue utilizado por                            primera  vez por Berezny y Coffey en 1974. Esta matriz esta compuesta por tres                                         elementos: lamina nuclear,  nucléolo y estructuras fibrogranulares, también conocidas                                      como matriz interna.

                                                

CROMATINA

                 

                 Es un conglomerado de DNA y proteínas responsable de la basofilia característica del núcleo. Se                  clasifican en:

•       Cromatina marginal (perímetro del núcleo)
•      Cariosomas ( se encuentran por todo el núcleo)
•      Cromatina asociada con el nucléolo (se encuentra en relación con el nucléolo)
•      Eucromatina (cromatina genéticamente activa).
•      Heterocromatina (cromatina genéticamente inactiva). Se observa obscura al microscopio electrónico.

               La eucromatina o cromatina dispersa es genéticamente activa, ya que se puede transcribir, es                        abundante en las células que sintetizan muchas proteínas, como neuronas y hepatocitos.

               Las zonas nucleares no ocupadas por cromatina ni por el nucléolo se denominan región                                intercromatiniana, y dentro de ella se ubican los cuerpos espiralados. 

               Los cromosomas contienen una única molecula de DNA que en el cromosoma humano más                          grande.

EMPAQUETAMIENTO DEL DNA

               En la célula, el DNA esta dispuesto como un conjunto de paquetes organizados denominados                      cromatides; dos cromatides idénticas constituyen un cromosoma, el cual es visible durante la                          división celular. A su vez, los núcleos contienen dos juegos de cromosomas, ya que las células                      somáticas del humano son diploides. Uno de los juegos de cromosomas proviene del padre y el                    otro proviene de la madre (d e modo que la información genética contenida es diferente entre si)

                                

NUCLEOSOMAS

             El primer nivel de organización del DNA se logra con la formación del nucleosoma, en donde el                    DNA se envuelve alrededor de complejos proteicos que reciben el nombre de partículas centrales               del nucleosoma.

HISTONAS

              Son proteínas cargadas positivamente y, por lo tanto, pueden formar enlaces iónicos con los                         grupos fosfatos negativos en los ácidos nucleícos.

CROMOSOMAS

               Su nombre deriva del griego (cluroma=color; soma=cuerpo), y son estructuras del núcleo celular                  eucariota que consisten en moléculas del DNA y proteínas (principalmente histonas). Adquieren n                forma de bastoncillos que se visualizan cuando la cromatina se condensa.

               Existen dos tipos de cromosomas: los autosomas, que transmiten las características, y los                              heterocromosomas o cromosomas sexuales.

BANDAS CROMOSOMICAS

              Los cromosomas tienen regiones de heterocromatina que se visualizan en forma de bandas                           compactas, mientras que la eucromatina se observa como zonas claras en los cromosomas,                           denominadas interbandas. Cuando los genes se expresan dentro de las bandas, la cromatina se                     extiende y genera una zona de mayor diámetro que el cromosoma, denominada puff.

TERRITORIOS

              Durante la interfase, los cromosomas se localizan en regiones nucleares denominadas territorios                     cromosomales, los cuales están separados por dominios intercromosomales en forma de canales.                 Los genes de los cromosomas están orientados hacia estos dominios.

REPLICACION (DUPLICACION) DEL DNA

               Es el mecanismo mediante el cual el DNA hace copias o replicas de si mismo. Estas moléculas se                  replican de manera semiconservativa al separarse la doble hélice, y cada una de las cadenas sirve                 de molde para la síntesis de una nueva cadena complementaria, obteniéndose como resultado final                 dos moléculas idénticas a la original. Solo ocurre una vez en cada generación celular durante la fase                S (de síntesis) del ciclo celular. En la mayoría de las células somáticas, la replicación del DNA                      ocasiona la mitosis, pero en las células germinales (espermatocitos y oocitos primarios) conduce a                la meiosis.

REPLICON

               Cada replicón tiene los elementos necesarios para llevar a cabo la replicación, con un origen y un                  final, y solo se activan una vez en cada ciclo celular.

REPLISOMA       

               La replicación del DNA requiere la acción coordinada de varias enzimas. Se han establecido                        varias etapas en la replicación del DNA: reconocimiento del punto de iniciación; desenrollamiento                  de la doble hélice de DNA; formación de cebadores de RNA; formación de la edra hija de DNA                sobre los cebadores con eliminación posterior de los mismos, y finalmente unión de los fragmentos                abiertos de DNA que quedan al final de la replicación.

REPLICACIÓN CONSERVADORA DEL DNA  

                       

             En este mecanismo, cada una de las hebras del DNA progenitor se duplica, produciendo dos                        moléculas de DNA hijas, una de las cuales es la molécula de DNA progenitora intacta y la otra una              molécula de DNA cuyas dos hebras son nuevas.

REPLICACIÓN SEMICONSERVADORA

             El DNA progenitor  separa sus cadenas complementarias y cada una de ellas se replica sirviendo                  como molde para la síntesis de una cadena nueva complementaria. Cada hebra hija tiene una de las              cadenas del  DNA progenitor y la otra nueva, que ha sido sintetizada utilizando como molde la del                progenitor. Este tipo de replicación la propusieron Watson y Crick en su modelo.

DNA POLIMERASAS

            La  replicación del DNA está a cargo de las enzimas DNA- polimerasas, de las cuales se han                       aislado tres enzimas con propiedades catalíticas similares, la DNA-polimera III es la principal enzima             implicada en el proceso de replicación, mientras que la DNA-polimerasa I, además de participar                   también en este proceso, desempeña la función de reparación del DNA nuclear en eucariotas.

                    

ORGANELOS CITOPLASMÁTICOS

              El citoplasma es la parte del protoplasma que, en una célula eucariota, se encuentra entre el núcleo               celular yla membrana plasmática. Consiste en una emulsión coloidal muy fina de aspecto granuloso,               el citosol o hialoplasma, y en una diversidad de orgánulos celulares que desempeñan diferentes                     funciones.

             Su función es albergar los orgánulos celulares y contribuir al movimiento de estos. El citosol es la                  sede de muchos de los procesosmetabólicos que se dan en las células.

             El citoplasma se divide en ocasiones en una región externa gelatinosa, cercana a la membrana, e                    implicada en el movimiento celular, que se denomina ectoplasma; y una parte interna más fluida que              recibe el nombre de endoplasma y donde se encuentran la mayoría de los orgánulos. El citoplasma                se encuentra en las células procariotas así como en las eucariotas y en él se encuentran varios                        nutrientes que lograron atravesar la membrana plasmática, llegando de esta forma a los orgánulos de              la célula.

             El citoplasma de las células eucariotas está subdividido por una red de membranas (retículo                          endoplasmático liso y retículo endoplasmático rugoso) que sirven como superficie de trabajo para                muchas de sus actividades bioquímicas.

             El retículo endoplasmático rugoso está presente en todas las células eucariotas (inexistente en                        las procariotas) y predomina en aquellas que fabrican grandes cantidades de proteínas para                          exportar. Es continuo con la membrana externa de la envoltura nuclear, que también                                     tiene ribosomas adheridos.

APARATO DE GOLGI

ESTRUCTURA

Conjunto de apilamientos de cisternas membranosas aplanadas (dictiosoma) rodeados por numerosas vesículas.

FUNCIÓN

Modificación de sustancias sintetizadas en el retículo endoplasmático. Formación de lisosomas. Formación de membranas y pared celular.

CENTRIOLOS

ESTRUCTURA

Nueve tripletes de microtúbulos formando una estructura cilíndrica. Dos centríolos se disponen perpendicularmente constituyendo el diplosoma.

FUNCIÓN

Formación del huso acromático en la división celular. Formación de cilios y flagelos.

CILIOS Y FLAGELOS

ESTRUCTURA

Corpúsculo basal de estructura semejante al centriolo. En el tallo nueve dobletes de microtúbulos con deneína y dos microtúbulos centrales (axonema: 9 + 2). La membrana plasmática rodea al conjunto.

FUNCIÓN

Pestañas vibrátiles que permiten desplazarse a la célula.

                                                     

CITOESQUELETO

ESTRUCTURA

Red tridimensional formada por microtúbulos, filamentos intermedios y microfilamentos proteicos

FUNCIÓN

Organización y control del espacio interior. Involucrado en la forma, movimiento y división celular.

CLOROPLASTOS

ESTRUCTURA

Orgánulos con doble membrana, más una tercera en su interior (tilacoides). En su interior un líquido proteico (estroma) que contiene enzimas, ADN y ribosomas.

FUNCIÓN

Responsables de la fotosíntesis.

                                        

HIALOPLASMA

ESTRUCTURA

Solución acuosa con alta concentración de proteínas, especialmente enzimas. Junto a los orgánulos constituye el citoplasma de la célula.

FUNCIÓN

Medio en el que están dispersos los orgánulos. Participa en procesos metabólicos.

                                               

LISOSOMAS

ESTRUCTURA

Vesículas esféricas de membrana que contienen enzimas digestivos.

FUNCIÓN

Digestión celular. Eliminación de partes dañadas de la célula.

MEMBRANA PLASMÁTICA

ESTRUCTURA

Mosaico fluido: bicapa lipídica (fosfolípidos) con proteínas y glucocálix (oligosacáridos unidos a lípidos y proteínas) externo. Colesterol en células animales.

FUNCIÓN

Separa los medios intra y extracelular y controla el intercambio de sustancias (presenta permeabilidad selectiva).

MITOCONDRIAS

ESTRUCTURA

Orgánulos con doble membrana, la externa lisa y la interna con repliegues hacia el interior (crestas). En su interior un líquido proteico (matriz) en el que hay gran cantidad de enzimas, ADN y ribosomas.

FUNCIÓN

Centrales energéticas de la célula: llevan a cabo la respiración celular, consistente en la oxidación de nutrientes para obtener ATP.

NÚCLEO

ESTRUCTURA

Membrana nuclear: doble membrana con poros.

Cromatina: ADN mas proteínas densamente empaquetados. Durante la interfase (reposo mitótico) se encuentra en estado laxo, pero durante la división celular se condensa formando los cromosomas.

Nucléolo: región esferoidal dentro del núcleo con alta concentración de ARN y proteínas.

Nucleoplasma: líquido de composición similar al hialoplasma.

FUNCIÓN

Membrana nuclear: mantiene separado el ADN del resto de la célula.

Cromatina: portador de la información hereditaria.

Nucléolo: lugar de síntesis de las subunidades ribosómicas.

Nucleoplasma: contiene enzimas involucrados en la replicación del ADN, en la transcripción.

                               
                               
                                                                       PARED CELULAR

ESTRUCTURA

Pared primaria y pared secundaria de fibras de celulosa.

FUNCIÓN

Responsable de la forma de las células vegetales; le da soporte mecánico y protección mecánica y frente a los fenómenos osmóticos.

                                                      

PEROXISOMAS

ESTRUCTURA

Vesículas membranosas esféricas que contienen diversos enzimas.

FUNCIÓN

Protección contra productos tóxicos del metabolismo.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO LISO

ESTRUCTURA

Cisternas membranosas tubulares intercomunicadas.

FUNCIÓN

Síntesis, almacenamiento y transporte de lípidos. Tratamiento y eliminación de sustancias tóxicas.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO RUGOSO

ESTRUCTURA

Sacos membranosos intercomunicados con ribosomas adheridos.

FUNCIÓN

Síntesis, procesamiento y almacenamiento de proteínas para la exportación.

RIBOSOMAS

ESTRUCTURA

Dos subunidades formadas por ARN y proteínas. Pueden aparecer libres en el citoplasma o adheridos a las membranas del retículo endoplasmático rugoso.

FUNCIÓN

Síntesis de proteínas.

                                        

                                              

VACUOLAS

ESTRUCTURA

Vesículas membranosas aparentemente vacías. En las células vegetales es característica la existencia de grandes vacuolas.

FUNCIÓN

Almacena sustancias: agua, sustancias nutritivas, sustancias de desecho, etc.