Ciclo celular: períodos y control del ciclo de vida celular
¡Lee este artículo para aprender sobre los períodos y el control del ciclo de vida celular!
El ciclo celular (Howard y Pelc, 1953) es una serie de cambios que ocurren en una célula recién formada que involucra su crecimiento y división para formar dos células hijas.
Consiste en dos estados, una fase I o interfase en crecimiento larga y no dividida, y una fase M o una fase mitótica divisoria corta. La interfase es una serie de cambios que tienen lugar en una célula recién formada y su núcleo antes de que pueda volver a ser capaz de dividirse. Por lo tanto, también se llama intermitosis. La interfase no se puede enumerar como una etapa de la mitosis.
Es un momento crítico en términos de preparación para la división de la célula ya que durante esta fase se produce la duplicación de los cromosomas en las células mitóticas y la duplicación del tamaño celular. La interfase ocupa el tiempo entre el final de la telofase y el comienzo de la siguiente profase. La duración de la interfase varía de un organismo a otro y ocupa el 75-90% del tiempo total de generación.
Periodos del ciclo celular:
El ciclo celular se divide en cuatro periodos: G 1, S, G 2 y mitosis. Sobre la base de las actividades sintéticas, la interfase se divide en tres sub-etapas; Gj, S y G 2 (G significa crecimiento y S para síntesis).
1. G 1 fase:
La G de la interfase varía en el tiempo que ocupa del 25 al 50% del tiempo de la interfase. G 1 es el "intervalo" de tiempo entre el final de la mitosis y el inicio de la síntesis de ADN (fase S). Es el período más variable; Dependiendo de las condiciones fisiológicas de las células, puede durar días, meses o años. Las células que dejan de proliferar se detienen en un punto específico de G 1 y permanecen retiradas del ciclo celular en el estado G 1 .
El punto más importante en la regulación de la proliferación celular ocurre durante G, cuando se toma la decisión crucial de si la célula experimenta un nuevo ciclo de división o entra en el estado G 0, pero no se sabe cómo se logra esto. G : la etapa secundaria está marcada por una serie de actividades en preparación para la fase S e incluye la síntesis y organización de los sustratos y las enzimas necesarias para la síntesis de ADN. Por lo tanto G, está marcado por la síntesis de ARN y proteína.
2. S-fase:
Es el periodo de síntesis del ADN. Los cromosomas replican el hallazgo para esto (sus moléculas de ADN funcionan como molde y forman copias de carbono. El contenido de ADN se duplica y se forma un conjunto duplicado de genes. Junto con la replicación de ADN, se forman nuevas fibras de cromatina que, sin embargo, permanecen unidas por pares.
Como las fibras de cromatina son cromosomas alargados, cada cromosoma tiene dos cromátidas hermanas que permanecen unidas en el centrómero. Las células de la fase S contienen factores que inducen la síntesis de ADN. Las histonas se sintetizan durante la fase S, el período durante el cual se asocian con el ADN recién replicado.
La sub-etapa tiene una duración relativamente constante entre células similares de una especie, que ocupa entre el 35 y el 40% del tiempo de interfase.
3. Fase G2:
Esta fase sigue la síntesis de ADN y precede a la mitosis (M). A menudo se caracteriza por un aumento del volumen nuclear y en promedio; la duración de G 2 es similar a la de la mitosis, 1-4 horas. Más significativamente, G 2 es el tiempo durante el cual ocurren ciertos eventos metabólicos y organizativos que son requisitos previos para la mitosis.
Durante esta fase se sintetizan las proteínas requeridas para la formación de fibras del huso. A principios de G 2, los ribosomas se sintetizan y se reservan para el ciclo celular posterior. El ARN mensajero (ARNm) también se fabrica en G2.
Antes de la síntesis de ADN (en G, ), cada cromosoma aparece usualmente como una sola hebra y, por lo tanto, el valor del ADN es 2C, pero después de S, en G 2 el cromosoma aparece como dos cromátidas de cadena y el contenido de ADN tiene un valor 4C.
Durante la etapa S, el contenido de ADN tiene un valor de 4C. Cuando se produce la mitosis, el valor de ADN se restaura a un valor de 2C o si se produce meiosis, cada producto tendrá una constante de ADN de valor de 1C. La síntesis de ARN se produce en toda la interfase, a diferencia de la síntesis de ADN, que se produce solo durante la fase S. La síntesis de ARN se deprime en dos períodos, durante la fase S y la fase M.
Control del ciclo celular:
1. Puntos de control y su regulación:
El inicio de un ciclo de división celular requiere la presencia de factores de crecimiento extracelular, o mitógenos en ausencia de los cuales las células se retiran del ciclo celular en G 1 y entran en la fase de reposo de G 0 . El punto en G 1 en el que se evalúa la información con respecto al entorno de la celda, y la celda decide si se debe ingresar a otro ciclo de división se llama punto de restricción (o punto R). Las células que carecen de mitógenos antes de alcanzar el punto R vuelven a entrar en G 0 y fallan 10 en la división celular.
Las células que carecen de mitógenos después de pasar por el punto R continúan a través del ciclo celular para completar la división celular antes de ingresar a G 0 . En la mayoría de los tipos de células, el punto R se produce unas pocas horas después de la mitosis. El punto R es de crucial importancia para comprender el compromiso de las células con un ciclo de división celular. El intervalo en G, entre la mitosis y el punto R es el período en el que múltiples señales coinciden e interactúan para determinar el destino de la célula.
Las partes del ciclo celular, como el punto R, donde se puede detener el proceso, se conocen como puntos de control. Los puntos de control operan durante las fases de separación. Estos aseguran que la célula es competente para someterse a otra ronda de replicación del ADN (en el punto R en la fase G) y que la replicación del ADN se ha completado con éxito antes de la división celular (punto de control de la fase G2).
2. Ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas:
Un mecanismo importante para el control de la progresión del ciclo celular es la regulación de la fosforilación de proteínas. Esto está controlado por proteínas quinasas específicas compuestas por una subunidad reguladora y una subunidad catalítica. Las subunidades reguladoras se denominan ciclinas y las subunidades catalíticas se denominan quinasas dependientes de ciclina (CDK).
Los CDK no tienen actividad catalítica a menos que estén asociados con una ciclina y cada uno pueda asociarse con más de un tipo de ciclina. La CDK y la ciclina presentes en un complejo específico de CDK-ciclina determinan conjuntamente qué proteínas diana están fosforiladas por la proteína quinasa.
Hay tres clases diferentes de complejos de ciclina-CDK, que están asociados con las fases G1, S o M del ciclo celular.
(i) Los complejos CDK G1 preparan la célula para la fase S activando los factores de transcripción que causan la expresión de las enzimas necesarias para la síntesis de ADN y los genes que codifican los complejos CDK de fase S.
(ii) Los complejos CDK de fase S estimulan el inicio de la síntesis de ADN organizada. La maquinaria garantiza que cada cromosoma se replique una sola vez.
(iii) Los complejos CDK mitóticos inducen la condensación del cromosoma y ordenan la separación del cromosoma en las dos células hijas.
La actividad de los complejos CDK se regula de tres maneras:
(i) Por control de la transcripción de las subunidades del complejo CDK.
(ii) Por inhibidores que reducen la actividad de los complejos CDK. Por ejemplo, los complejos COK mitóticos se sintetizan en las fases S y G., pero su actividad se reprime hasta que se completa la síntesis de ADN.
(iii) Por proteolisis organizada de los complejos de CDK en una etapa definida en el ciclo celular donde ya no son necesarios.
3. Regulación por E2F y Rb:
La progresión del ciclo celular a través de G. y en la fase S está en parte regulada por la activación (y en algunos casos, la inhibición) de la transcripción génica, mientras que la progresión a través de las últimas fases del ciclo celular parece estar regulada principalmente por mecanismos postranscripcionales. El paso a través del punto G 1 R crítico depende de la activación de un factor de transcripción, E2F.
E2F estimula la transcripción y expresión de genes que codifican proteínas requeridas para la replicación del ADN y la síntesis de nucleótidos de desoxiribo, así como para ciclinas y CDK requeridas en las fases posteriores del ciclo celular. La actividad de E2F se inhibe por la unión de la proteína Rb (la proteína supresora de tumores del retinoblastoma y las proteínas relacionadas).
Cuando Rb está hipofosforilado (bajo fosforilado), se inhibe la actividad E2F. La fosforilación de Rb por los complejos de ciclina-CDK durante la fase G1 media y tardía libera E2F para que pueda activar la transcripción.
4. Activación e inhibición del ciclo celular:
Las pequeñas proteínas inhibidoras pueden retrasar la progresión del ciclo celular mediante la represión de la actividad de los complejos de ciclina-CDK. Hay dos clases de estos inhibidores, proteínas CIP y proteínas INK4.
