viernes, 11 de julio de 2014

El Proceso de la División Celular

Las células EUCARIOTAS pasan a través de una secuencia regular de crecimiento y división llamada CICLO CELULAR. Para completarse este proceso, se puede requerir desde unas pocas horas hasta varios días o incluso semanas, todo depende del tipo de célula y de múltiples factores externos ( como la temperatura o los nutrimentos disponibles por ejemplo). 

Por medio de la división celular el MATERIAL GENÉTICO de una célula se reparte entre dos nuevas células hijas. La distribución de los duplicados exactos de la molécula que contiene la información hereditaria es relativamente simple en las células procarióticas, en las cuales, la mayor parte del material genético está en forma de UNA SOLA MOLÉCULA LARGA Y CIRCULAR DE ADN, la cual se conoce como CROMOSOMA BACTERIANO o NUCLEOIDE.
En la microfotografía se aprecia el Cromosoma Bacteriano o Nucleoide en una célula bacteriana

Esta molécula de ADN constituye el CROMOSOMA DE LA CÉLULA ( el término se aplica por representar una unidad hereditaria pero no es un cromosoma desde el punto de vista estructural ), y se duplica antes de la división celular.
Microfotografías al microscopio electrónico de transmisión coloreadas digitalmente de diferentes células procariotas en donde se muestra el cromosoma bacteriano durante la división celular

Cada uno de los dos cromosomas hijos se ancla a la membrana celular en polos opuestos de la célula.   Cuando la célula se alarga, los cromosomas se separan. Cuando la célula alcanza aproximadamente el doble de su tamaño original y los cromosomas están separados, la membrana celular se invagina y se forma una nueva pared, que separa a las dos células nuevas y a sus duplicados cromosómicos.
En el esquema se representa la secuencia que ocurre en la división celular en procariotas

En las células EUCARIOTAS, el problema de dividir exactamente el material genético es mucho más complejo que en las PROCARIOTAS. Una célula eucariótica típica contiene aproximadamente mil veces más ADN que una célula procariótica; este ADN es LINEAL y forma un CIERTO NÚMERO DE CROMOSOMAS QUE VARIA DE ESPECIE A ESPECIE.  Cuando estas células se dividen, cada célula hija tiene que recibir una copia completa, y sólo una, de cada uno del total de cromosomas. Además, las células eucarióticas contienen una variedad de organelas que también deben ser repartidas entre las células hijas.  
( Izq ) representación de una célula durante la división celular, ( centro y derecha ) microfotografías de células en las que se pueden observar las estructuras cromosómicas.

Durante el proceso de división celular en los distintos organismos la cromatina se condensa FORMANDO LOS CROMOSOMAS, que poseen los genes quienes son portadores de los caracteres hereditarios, y de este modo se empieza a dar el fenómeno de división celular conocido como CICLO CELULAR.    

En los seres EUCARIÓTICOS los cromosomas poseen estructuras de ADN unidas a un tipo de proteínas llamadas HISTONAS ( en el ser humano se conocen cinco tipos ), las cuales se encargan de ENROLLAR la cromatina a niveles altos de condensación llamados SUPERENROLLAMIENTO o HIPERENRROLLAMIENTO.
Esquemas  que muestran la disposición de las histonas durante el enrrollamiento de la cromatina, al centro se puede observar el “ collar de perlas “ que forman estas estructuras llamadas nucleosomas.

Conocer la morfología de los cromosomas es importante para poder diagnosticar anomalías que se puedan relacionar con muchas enfermedades genéticas.   En general los cromosomas poseen una región llamada CENTRÓMERO, la cual separa los BRAZOS del mismo y une las DOS CROMÁTIDAS que forman el cromosoma ( CROMÁTIDAS HERMANAS ), el centrómero también es la zona por la que el cromosoma se une con las fibras de microfilamentos que forman el huso y es quien realiza y regula los movimientos cromosómicos durante las primeras etapas de la división nuclear. Los extremos distales del cromosoma se llaman TELÓMEROS.  Los brazos que se forman a partir del centrómero se llaman BRAZO p ( el que se ubica hacia arriba en el dibujo del cromosoma ) y BRAZO q ( ubicado hacia abajo ).
un dibujo realizado a partir de la microfotografía de un cromosoma muestra las partes principales del mismo

TIPOS DE CROMOSOMAS

El momento más apropiado para estudiar la morfología de los cromosomas es durante la división del núcleo celular en METAFASE, cuando se encuentran duplicados.  Los cromosomas se clasifican de acuerdo a la posición que ocupa el CENTRÓMERO con respecto al cuerpo del mismo.

METACÉNTRICO: El CENTRÓMERO se encuentra en el CENTRO del cromosoma. En este caso se forman dos brazos aproximadamente del mismo tamaño es decir p = q

SUBMETACÉNTRICO: Cuando el CENTRÓMERO se halla desplazado hacia UN EXTREMO del cromosoma y se forman dos brazos desiguales. En este caso p es menor que q.
ACROCÉNTRICO: Cuando el CENTRÓMERO se halla desplazado MUY CERCA DEL TELÓMERO, en ocasiones el brazo p tiene una estructura especial llamada “ SATÉLITE “   En este caso p es mucho menor que q. 
TELOCÉNTRICO: El CENTRÓMERO está en el EXTREMO del cromosoma lo que forma cromosomas de un solo brazo. No está presente en el ser humano, pero sí en otros mamíferos. p = 0.


Además se conoce la existencia de otros tipos de cromosomas como por ejemplo los CROMOSOMAS PLUMOSOS o en ESCOBILLA, los cuales se encuentran en las  reproductivas de anfibios como las salamandras.   Además existen los CROMOSOMAS POLITÉNICOS presentes en las glándulas salivales de las larvas de la mosca de la fruta ( Drosophila melanogaster ) .

Microfotografías que muestran cromosoma plumoso ( der ) y un comosoma politénico ( izq )

CICLO CELULAR

El CICLO CELULAR es el grupo de acontecimientos eventos que permiten el CRECIMIENTO de la célula y la DIVISIÓN DEL MATERIAL GENÉTICO Y EL CUERPO CITOPLASMÁTICO EN DOS. Es el período que transcurre entre el comienzo de una división celular y el comienzo de la siguiente. Su duración varía de una célula a otra, sin embargo generalmente dura varias horas.  En organismos EUCARIOTAS PLURICELULARES, la duración del ciclo  depende del tipo celular. Las células del intestino, la mucosa bucal o epitelio pulmonar tienen ciclos muy cortos, se dividen rápidamente (a veces en sólo seis a ocho horas). El ciclo de la mayor parte de las células animales oscila entre 8 horas y unos 100 días. Hay casos excepcionales, de células muy especializadas, que han perdido la capacidad de reproducción (detienen su ciclo y no se dividen, y se mantienen en estado adulto toda su vida) y su final siempre es la muerte, como los eritrocitos, neuronas o fibras musculares esqueléticas.  

Representación esquemática de un ciclo celular en que la misma se lleva a cabo en aproximadamente 24 horas.  G1:    12 horas, S:     7 horas, G2:    4 horas, M:     1 hora


El ciclo celular comprende tres fases principales:
  • INTERFASE   
  • FASE M
  • CITOCINESIS
La INTERFASE es la etapa del ciclo en la cual la célula se prepara para la división celular, aquí se duplican el material genético y todas las estructuras celulares del citoplasma como la organelas y los orgánulos.   La interfase se diferencia en el ciclo celular por la ausencia de estructuras cromosómicas visibles.

Microfotografías de dos células interfásicas; ( izq ) célula vegetal, ( der ) célula animal


La INTERFASE a su vez se divide en tres etapas
 


( izq ) Esquema que muestra el orden de las etapas de interfase durante el ciclo celular, ( der ) células vegetales en interfase

En un cierto momento de G1, se llega al PUNTO DE NO RETORNO o PUNTO R, en el que la célula deberá decidir si continúa con el ciclo, es decir, si completa el resto del proceso o la misma empiece a funcionar como una célula específica en un tejido. La llegada al punto R está determinada por reguladores enzimáticos, y conducen el proceso a la etapa S.   Si no se alcanza dicho punto R el ciclo celular se detiene.

La etapa previa al PUNTO R se la denomina FASE G0 y ocurre en la ETAPA TEMPRANA DE G1, y su duración depende de numerosos factores (nutrientes, temperatura, iluminación ). Así, cuando una célula se diferencia para formar un tejido puede permanecer en G0 mucho tiempo (días o meses) sin llegar al punto R (deteniendo su ciclo) como las neuronas o fibras esqueléticas. Las células que permanecen en G0 toda su vida se llaman quiescentes.   Si las células continúan con el proceso de división y se denominan  CÉLULAS EMBRIONARIAS.  Las células que entran en G0  permanecen VIABLES Y ACTIVAS pero en la mayoría de los casos no se vuelven a dividir.