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Curso: Biología avanzada (AP Biology) > Unidad 4

Lección 5: Ciclo celular
Ciencia
Biología avanzada (AP Biology)
Comunicación celular y ciclo celular
Ciclo celular
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Fases del ciclo celular

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El ciclo celular se conforma de la interfase (fases G₁, S, y G₂), seguida por la fase mitótica (mitosis y citocinesis), y fase G₀.

Introducción

¿Alguna vez has visto a una oruga convertirse en mariposa? Si es así, probablemente estás familiarizado con la idea de un ciclo vital. Las mariposas pasan por algunas transiciones del ciclo vital bastante espectaculares: de algo que parece un gusano se convierten en una pupa, y finalmente en una gloriosa criatura que flota por el aire. Otros organismos, desde seres humanos hasta plantas y bacterias, también tienen un ciclo vital: una serie de pasos del desarrollo por las que pasa un individuo del momento en que nace al momento en que se reproduce.
El ciclo celular puede pensarse como el ciclo vital de una célula. Es decir, es la serie de etapas de crecimiento y de desarrollo que experimenta una célula entre su “nacimiento” (formación por división de una célula madre) y su reproducción (división para hacer dos nuevas células hijas).

Fases del ciclo celular

Para dividirse, una célula debe completar varias tareas importantes: debe crecer, copiar su material genético (ADN) y dividirse físicamente en dos células hijas. Las células realizan estas tareas en una serie de pasos organizada y predecible que conforma el ciclo celular. El ciclo celular es un ciclo, y no un camino lineal, porque al final de cada ronda las dos células hijas pueden iniciar el mismo proceso exacto otra vez desde el inicio.
En las células eucariontes, o células con un núcleo, las etapas del ciclo celular se dividen en dos fases importantes: la interfase y la fase mitótica (M).
  • Durante la interfase, la célula crece y hace una copia de su ADN.
  • Durante la fase mitótica (M), la célula separa su ADN en dos grupos y divide su citoplasma para formar dos nuevas células.

Interfase

Entremos al ciclo celular justo cuando se forma una célula por división de su célula madre. ¿Qué debe hacer ahora esta célula recién nacida si desea seguir su vida y dividirse? La preparación para la división sucede en tres pasos:
  • Fase G1. Durante la fase G1, también llamada fase del primer intervalo, la célula crece físicamente, copia los organelos y hace componentes moleculares que necesitará en etapas posteriores.
  • Fase S. En la fase S, la célula sintetiza una copia completa del ADN en su núcleo. También duplica una estructura de organización de microtúbulos llamada centrosoma. Los centrosomas ayudan a separar el ADN durante la fase M.
  • Fase G2. Durante la fase del segundo intervalo, o fase G2, la célula crece más, hace proteínas y organelos, y comienza a reorganizar su contenido en preparación para la mitosis. La fase G2 termina cuando la mitosis comienza.
Las fases G1, S y G2 se conocen en conjunto como interfase. El prefijo inter significa entre, lo cual refleja que la interfase ocurre entre una fase mitótica (M) y la siguiente.
Imagen del ciclo celular. La interfase está compuesta por la fase G1 (crecimiento celular), seguida de la fase S (síntesis de ADN), seguida de la fase G2 (crecimiento celular). Al final de la interfase viene la fase mitótica, que se compone de mitosis y citocinesis, y conduce a la formación de dos células hijas. La mitosis precede a la citocinesis, aunque típicamente los dos procesos se superponen un poco.
Crédito de imagen: "El ciclo celular: Figura 1" de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0).

Fase M

Durante la fase mitótica (M), la célula divide su ADN duplicado y su citoplasma para hacer dos nuevas células. La fase M implica dos procesos distintos relacionados con la división: mitosis y citocinesis.
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. La mitosis ocurre en cuatro etapas: profase (que a veces se divide en profase temprana y prometafase), metafase, anafase y telofase. Puedes aprender más sobre estas etapas en el video sobre mitosis.
En la citocinesis, el citoplasma de la célula se divide en dos, lo que forma dos nuevas células. La citocinesis generalmente comienza apenas termina la mitosis, con una pequeña superposición. Es importante notar que la citocinesis ocurre de forma diferente en células animales y vegetales.
Citocinesis en células animales y vegetales
En una célula animal, un anillo contráctil de fibras citoesqueléticas se forma en el centro de la célula y se contrae hacia adentro, lo que produce una hendidura llamada surco de división. Finalmente, el anillo contráctil parte la célula madre en dos, lo que produce dos células hijas.
En una célula vegetal, las vesículas derivadas del aparato de Golgi se mueven al centro de la célula, donde se funden para formar una estructura llamada placa celular. La placa celular se expande hacia fuera y se conecta con las paredes laterales de la célula, lo que crea una nueva pared celular que divide la célula madre para hacer dos células hijas.
Crédito de imagen: "El ciclo celular: Figura 4" de OpenStax College, Biología (CC BY 3.0).
  • En los animales, la división celular ocurre cuando una banda de fibras citoesqueléticas llamadas anillo contráctil se contrae hacia adentro y separa la célula en dos, proceso llamado citocinesis contráctil. La hendidura producida a medida que el anillo se contrae se llama surco de división. Las células animales pueden partirse en dos porque son relativamente suaves y blandas.
  • Las células vegetales son mucho más rígidas que las células animales; están rodeadas por una pared celular rígida y tienen alta presión interna. Debido a esto, las células vegetales se dividen en dos al construir una nueva estructura en el centro de la célula. Esta estructura, conocida como placa celular, consta de membrana plasmática y componentes de la pared celular que llegan en vesículas, y divide la célula en dos.

Salida del ciclo celular y G0

¿Qué pasa con las dos células hijas producidas en una ronda del ciclo celular? Esto depende de qué tipo de células son. Algunos tipos de células se dividen rápidamente y en esos casos las células hijas podrían sufrir inmediatamente otra ronda de división celular. Por ejemplo, muchos tipos de células en un embrión temprano se dividen rápidamente, al igual que las células en un tumor.
Otros tipos de células se dividen lentamente o simplemente no lo hacen. Estas células pueden salir de la fase de G1 y entran en un estado de reposo llamado fase G0. En G0, una célula no se está preparando activamente para la división, solo está llevando a cabo su trabajo. Por ejemplo, podría conducir señales como una neurona (como la del siguiente dibujo) o almacenar los carbohidratos como una célula del hígado. G0 es un estado permanente para algunas células, mientras que otras pueden reiniciar la división si reciben las señales correctas.
Imagen de una neurona con una compleja estructura de ramificación: este tipo de neurona se llama célula de Purkinje
Imagen modificada de "Neuronas y células gliales: Figura 3" de OpenStax College (CC BY 3.0).

¿Cuánto tiempo dura el ciclo celular?

La duración del ciclo celular varía entre las diferentes células. Una célula humana típica puede tardar unas 24 horas para dividirse, pero las células mamíferas de ciclo rápido, como las que recubren el intestino, pueden terminar un ciclo cada 9-10 horas cuando crecen en medios de cultivo1,2.
Los distintos tipos de células dividen su tiempo entre las fases del ciclo celular de distintas maneras. Por ejemplo, en embriones tempranos de rana las células casi no pasan tiempo en G1 y G2, sino que circulan rápidamente entre las fase S y M, dando como resultado la división de una célula grande, el cigoto, en muchas células pequeñas 2,3. Da clic aquí para ver un video interesante en cámara rápida de unos embriones de rana dividiéndose.

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