Ciclo celular

Un ser humano adulto está formado por unos cien billones de células, aproximadamente. Al unirse un óvulo y un espermatozoide, en la fecundación, se origina el cigoto, célula que contiene la información genética proveniente de la madre y del padre. Luego que los núcleos de los gametos se han fusionado, el cigoto entra en una fase de proliferación celular, vale decir, comienza a dividirse sucesivamente. De este modo, a partir de una única célula se originan las millones de células que forman a un individuo adulto, donde cada célula hija debe recibir la información genética aportada por ambos progenitores. Para que esto ocurra, la información genética debe repartirse equitativamente en las dos células hijas, suceso que se lleva a cabo en la división celular.

Para dividirse, toda célula experimenta una serie de transformaciones que culminan en la generación de dos células hijas. Esta serie de cambios recibe el nombre de ciclo celular o ciclo proliferativo y consta de las etapas que se describen a continuación.

Etapas del ciclo celular

Esquema ciclo celular. El ciclo celular contempla los procesos de mitosis y citodiéresis y la etapa de interfase que agrupa a los períodos G1, S y G2.

• Período G1. Es el punto de inicio del ciclo celular. En esta etapa la célula entra en un período de crecimiento, por lo que aumenta de tamaño; aumenta el número de organelos celulares y la síntesis de algunas enzimas. Los centrfolos se separan y comienzan a duplicarse. Cuando la célula ha alcanzado un tamaño suficiente, y bajo ciertos estímulos, puede ingresar a la siguiente etapa.
• Período S. Etapa caracterizada por la síntesis, duplicación o replicación del material genético. Los cromosomas de las células que han iniciado el ciclo celular cuentan solo con una cromátida. En esta etapa cada cromosoma se duplica, es decir, cada hebra de ADN origina una copia idéntica, quedando ahora cada cromosoma constituido por dos cromátidas. La duplicación del material genético requiere que las moléculas de ADN se encuentren menos empaquetadas, por lo que deben desprenderse de las proteínas que participan en la condensación de los cromosomas, lo cual permite que las enzimas encargadas puedan sintetizar la nueva hebra.
• Periodo G2. En esta etapa la célula se prepara para la división: se reparan algunos errores que ocurren en la duplicación del ADN, los cromosomas comienzan a condensarse, y se producen estructuras relacionadas con la división del núcleo y del citoplasma. Al finalizar esta etapa la célula se encuentra lista para dividirse.
• Mitosis. En esta etapa ocurre la división del núcleo celular, proceso en el cual se reparte en forma equitativa el material genético en las dos células hijas. Una vez que el núcleo se ha dividido. el citoplasma también lo hace, proceso denominado citodiéresis o citoquinesis.  Así, cada célula hija recibe la misma cantidad de material genético y una parte más o menos igual de citoplasma. Finalmente, cada célula hija permanece en el período G 1 para comenzar un nuevo ciclo celular. Sin embargo, hay células altamente especializadas que salen del ciclo, tales como las neuronas, las células musculares estriadas y los glóbulos rojos, que permanecen en un estado de pausa o latencia proliferativa, cesando su división, período denominado G₀. También, algunas células pueden detener su ciclo en G2 (por lo general células vegetales) y entrar en un estado de latencia proliferativa similar a G₀. Es por eso que en la actualidad se habla de G₀₁ y G₀₂, para células que se han salido del ciclo en G1 y G2, respectivamente.

Duración del ciclo celular

En células humanas de división rápida, el ciclo celular tiene una duración de 24 horas, donde G1 dura 9 horas; S, 10 horas; G2, 4,5 horas y mitosis, 30 minutos.

Regulación del ciclo celular

Célula en anafase. Fotografía tomada en microscopía de interferencia (DIC).

En la célula, la regulación del ciclo celular está a cargo de numerosos genes que codifican proteínas, principalmente enzimas, que hacen de este ciclo un proceso muy preciso a través del cual se mantiene relativamente constante el número de células en cada tejido, asegurando así el correcto funcionamiento del organismo.

Las diferentes células responden a diversas señales químicas, provenientes del mismo organismo, que le indican cuándo ingresar al ciclo proliferativo, o bien continuar en G₀. Por ejemplo, el daño de los tejidos y las hormonas del crecimiento son señales que estimulan el inicio de la proliferación celular.

El control de la división celular es un proceso muy complejo que está controlado por diversos factores, uno de ellos es el tamaño celular. Después de la mitosis las dos células hijas presentan el mismo tamaño que la célula progenitora presenta durante la mayor parte de la etapa G1. ya que esta última se divide solo cuando su tamaño ha aumentado al doble, hacia el final de G2.

Otros factores que controlan este ciclo son las proteínas Cdk (quinasa dependiente de ciclinas) y ciclinas, las que promueven que una célula que ha entrado en el ciclo pase del período G1 a S, o del período G2 a la mitosis.

El factor promotor de la mitosis o MPF, o también llamado factor promotor de la maduración, incluye las proteínas Cdk y ciclinas. Este factor regula el inicio de la mitosis en todas las células eucariontes.

Por otro lado, si la síntesis de ADN no ha ocurrido en forma correcta y el ADN está dañado, la célula sintetiza una proteína que bloquea el ciclo celular dando tiempo para su reparación. Si este daño es muy severo, esta proteína induce la apoptosis o muerte celular programada, pues de lo contrario las alteraciones en el ADN pueden ocasionar que la célula se dividida rápidamente y sin control, y las células hijas comiencen a acumularse en el tejido formando tumores, lo que desencadena en cáncer.

Sintesis ciclo celular

El ciclo celular contempla los procesos de mitosis y citodiéresis y la etapa de interfase que agrupa a los períodos G1, S y G2.