CICLO VITAL DE LAS CÉLULAS

Introducción

Un ciclo es una sucesión de hechos que se repiten indefinidamente en el tiempo.

El concepto de ciclo celular, nació con el estudio de células que se dividen a intervalos regulares (división cíclica) cuando se las cultiva in vitro. De manera básica, dicho ciclo consiste en división celular o mitosis e interfase, que es el término que se utiliza para denominar el intervalo entre dos divisiones mitóticas consecutivas. (Fig. A)

Originalmente se pensó que el ciclo celular estaba compuesto de dos partes básicas; sin embargo, se advirtió que en algún momento en la interfase se necesitaba que el ADN nuclear fuera duplicado para que se repartiera en forma equitativa entre las células hijas durante la mitosis. El lapso intermedio, entre el final de la mitosis (M) y el comienzo de la fase de síntesis (S), ha recibido el nombre de G₁ y el espacio o intervalo entre el final de la fase de síntesis y el comienzo de la mitosis se denomina G₂ (G corresponde a la voz inglesa gap, que denota espacio o hueco). De tal manera se ha aceptado que el ciclo celular está integrado por cuatro fases: M, G₁, S y G₂. (Fig. B)

Algunas células somáticas se encuentran altamente especializadas, tales como las neuronas que no se reproducen y se mantienen como "congeladas en la fase G₁, se dice que estas células han abandonado el ciclo (Fig. C).

Casi todas las demás células especializadas o diferenciadas pasan por una fase G₁ "ampliada" o extendida. Este es el caso de los hepatocitos, las células fotorreceptoras del ojo, los miocitos o células musculares, los osteocistos y los osteoclástos o células óseas, etc.(Fig. D, las zonas horizontales de separación se usan para destacar que esta fase es muy duradera)

Algunos histólogos suelen llamar a este estado permanente no cíclico como G₀. El término se ha reservado para las células que no están en proliferación, que durante un tiempo (o toda su vida) están fuera del ciclo celular.

La división celular sólo representa una pequeña fracción del ciclo vital de una célula (en general una hora). La mayor parte de su vida la célula permanece en interfase, período en el que como mencionamos se duplica la masa y se replica el ADN.

Todas las células se forman por división de células preexistentes ( ¡omnis cellula e cellula! - Virchow ). Todas las células del organismo se han formado por mitosis a excepción de la célula huevo fecundada. El crecimiento implica por lo tanto, un aumento del número de las células, y la división celular permite la continuación de la especie.

En la mayor parte de los organismos multicelulares encontramos dos grupos principales de células, células somáticas y células gonadales o sexuales.

Las células somáticas están compuestas por muchos tipos de células distintas que constituyen tejidos y órganos (hepatocitos, eritrocitos, células epiteliales, neuronas, etc.). Las células gonadales o sexuales (oocitos, espermatozoides) por el contrario tienen el fin exclusivo de dar origen a la próxima generación, puesto que en la fecundación se unen con células sexuales del sexo opuesto tras lo cual se consigue la formación de un nuevo individuo.

La división celular puede separarse en cariocinesis o división nuclear, y citocinesis o división citoplasmática.

Existen dos tipos de división celular, mitosis, que es la forma en que se dividen las células somáticas, y meiosis, que es el proceso de división de las células gonadales.

Mitosis

La división celular es un fenómeno complejo por el cual los materiales celulares se dividen en partes aproximadamente iguales entre las dos células hijas. Este proceso es solo la fase final y microscópicamente visible de cambios previos ocurridos a nivel molecular y bioquímico.

La mitosis es un proceso ordenado estrictamente, por el cual dos juegos idénticos de moléculas de ADN, obtenidos durante la replicación en la fase S de la interfase, se dividen en dos núcleos recientemente formados (cariocinesis). Con la consecuente citocinesis se forman dos células nuevas, cada una de ellas idéntica a la célula madre original.

El ADN se encuentra (junto con una pequeña porción de ARN y proteínas) bajo la forma de cromosomas en una cantidad característica de la especie. Los cromosomas se encuentran como pares u homólogos. Así en el hombre se encuentran 46 cromosomas bajo la forma de 23 pares homólogos. Veintidós pares se denominan autosomas para diferenciarlos de los dos cromosomas restantes, denominados cromosomas sexuales. Los pares de cromosomas autosomales son morfológicamente iguales entre sí. En la mujer esto vale también para los cromosomas sexuales, denominados X, mientras que los cromosomas sexuales del hombre son morfológicamente distintos (y por lo tanto no homólogos) y se denominan X e Y.

La mitosis es un proceso continuo, pero en forma clásica se le ha subdividido en cuatro fases seriadas: profase, metafase, anafase y telofase.

Cuando la célula está en interfase, los cromosomas sólo se ven como unos finos cordones de material filamentoso (cromatina), pero al empezar la mitosis la cromatina -previamente replicada durante la fase S- se condensa en pares de réplicas cromosómicas idénticas unidas entre sí por el centrómero. En estas etapas iniciales de la mitosis, las réplicas de los cromosomas se llaman cromátidas. Al mismo tiempo se forma el huso. En las células animales el huso se forma entre los centríolos al separarse éstos. En las células animales el huso se forma entre los centríolos al separarse éstos.

En las células de animales y plantas, algunas fibras del huso se extienden de polo a polo y otras se insertan en los cinetocoros de las cromátidas. Los cinetocoros son cuerpos adyacentes a los centrómeros. La profase termina con la desintegración de la envoltura nuclear y la desaparición de los nucléolos.

En la metafase, los pares de cromátidas, al parecer guiados por las fibras del huso, se desplazan hacia el centro de la célula. Al final de la metafase los pares de cromátidas se disponen en el plano ecuatorial.

En la anafase, las cromátidas hermanas se separan y cada cromátida, que ahora es un cromosoma independiente, se desplaza hacia un polo opuesto.

En la telofase, se forma una envoltura nuclear en torno de cada grupo de cromosomas. El huso se disgrega, los cromosomas se desenrollan y una vez más se tornan extendidos y difusos. Al mismo tiempo reaparecen los nucléolos. Finalizada la cariocinesis se produce la citocinesis para formar dos células nuevas.

Merced a la mitosis, cada célula ha recibido una copia exacta de la enorme cantidad de material genético de la célula madre y, merced a la citocinesis, más o menos la mitad del citoplasma y los orgánulos.

Meiosis

En muchos protozoarios, algas y hongos la reproducción es asexual, es decir, por mitosis o división celular simple. En este caso todos los descendientes tienen herencia directa que proviene de un solo antecesor. En cambio en la mayoría de los organismos multicelulares la reproducción es sexual, por medio de células sexuales o gametos (óvulos y espermatozoides), que por fusión en un cigoto, darán origen a un nuevo organismo. La herencia proviene pues de ambos antecesores e implica la fusión de dos núcleos, proceso que llamamos fecundación.

El desarrollo de las células gonadales implica una forma de división celular denominada meiosis (del griego disminución). Ésta incluye dos divisiones nucleares sucesivas con una única división de los cromosomas y una sola replicación de los mismos. De este modo se reduce a la mitad el número cromosómico característico de las células somáticas, el número diploide al número haploide. Por lo tanto la meiosis se define también como una división reduccional.

Para comprender los fenómenos básicos de la meiosis veamos el caso del hombre en la siguiente figura:

El cariotipo humano tiene 46 cromosomas (44 + XY en el hombre y 44 + XX en la mujer). Si la reproducción fuese por mitosis, cada gameto tendría 46 cromosomas y el cigoto 92. Esto se repetiría en la siguiente generación, produciéndose un aumento de acuerdo con el cuadrado de las divisiones. La meiosis es el mecanismo para evitar que esto suceda.

Además de reducir el número de cromosomas, la meiosis tiene gran importancia en la variación genética. Esto se logra gracias a un par de procesos especiales característicos de la meiosis: