Ciclo celular Biologia celular

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CICLO CELULAR.

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SINALOA FACULTAD DE CIENCIAS QUÍIMICO - BIOLÓGICAS

QUÍMICO FARMACÉUTICO BIÓLOGO

DIVISION CELULAR Y CICLO CELULAR.

BIOLOGIA CELULAR.

MAESTRA: LOURDES JANETH GERMÁN BÁEZ

ROJAS HERRERA DULCE CAROLINA

2-4

Culiacán, Rosales. Sinaloa Junio de 2014

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INDICE

INTRODUCCION ………………………………………………1

Ciclo celular …………………………………………………...4

Interfase Fase mitótica

DIVISION NUCLEAR: MITOSIS………………………………7

Division citoplasmática: citocinesis

Regulación del ciclo celular …………………………………9

DIVISION CELULAR REPRODUCTIVA

Meiosis…………………………………………………..13

Conclusión……………………………………………………..16

BIBLIOGRAFIA…………………………………………………17

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INTRODUCCION

En el presente trabajo hablaremos sobre el proceso de desarrollo del humano

pues las células se reproducen duplicando su contenido y luego dividiéndose en

dos. El ciclo de división es el medio fundamental a través del cual todos los

organismos se reproducen(división celular reproductiva), además la división

celular también es necesaria en el cuerpo adulto para reemplazar las células

perdidas por desgaste, deterioro por muerte celular programa, esto último se

refiere a mitosis que es la división celular somática. Así, un adulto debe producir

muchos millones de nuevas células cada segundo simplemente para mantener el

estado de equilibrio.

Así comprenderemos el proceso de división celular tanto somática como

reproductiva- mitosis y meiosis respectivamente- que se lleva a cabo a través del

ciclo celular, cuáles son las fases y como es que estos fenómenos tienen un

control especial a través de proteínas específicas.

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Casi todas las células del cuerpo experimentan el proceso de división celular

mediante el cual se reproducen por sí mismas. Los dos tipos de división celular –

somática y reproductiva. Cumplen diferentes funciones en el organismo. La célula

somática es cualquier célula del cuerpo que no sea una célula germinal, es decir

un gameto (espermatozoide u óvulo) o cualquier precursor celular que se

convertirá en un gameto. En la división de las células somáticas, la célula sufre

una división nuclear denominada mitosis y una división citoplasmática llamada

citocinesis para producir dos células idénticas, cada una con el mismo número y

tipo de cromosomas que la célula original. La división celular somática permite el

reemplazo de las células muertas o dañadas y agrega células nuevas durante el

crecimiento tisular. La división celular reproductiva es el mecanismo que lleva a

la dormacion de los gametos, las células necesarias para formar la generación

siguiente de organismos de reproducción sexual. Este proceso consiste en un tipo

especial de división celular en dos pasos llamado meiosis, en el que el número de

cromosomas presentes en el núcleo se reduce a la mitad.

DIVISION CELULAR SOMÁTICA.

Ciclo celular

es una secuencia ordenada de

procesos mediante el cual las

células somáticas duplican su

contenido y se dividen en dos.

Las células humanas, como

las del cerebro, estómago y los

riñones tienen 23 pares de

cromosomas, o sea, un total

de 46. Se hereda un

miembro de cada par de un progenitor. Los dos cromosomas que forman el par se

denominan cromosomas homólogos u homólogos (homo-, hómois,igual) y

contienen genes similares dispuestos en el mismo orden (o casi en el mismo

orden) . Cuando se examinan con el microscopio óptico, los cromosomas

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homólogos generalmente lucen muy similares. La excepción a esta regla es el par

de cromosomas sexuales, designados como X e Y. En las mujeres el par

homólogo de cromosomas sexuales consta de dos cromosomas X grande; en los

hombres el par consiste en un cromosoma X y en un cromosoma Y mucho más

pequeño. Como las células somáticas contienen dos juegos de cromosomas, se

denominan células diploides y se las simboliza con 2n.

Cuando una célula se reproduce, se replican (duplican) todos sus cromosomas par

que los genes pasen a la próxima generación de las células. El ciclo celular abarca

dos grandes períodos: la interfase, en el que la célula no ésta en división y la fase

mitótica (M), cuando la célula se encuentra en división.

Interfase

Es el período de tiempo que transcurre entre dos mitosis, y que comprende los

períodos G1, S, y G2. Durante la interfase se produce la duplicación de todos los

componentes fundamentales de la célula, es decir DNA, RNA y proteínas; síntesis

de lípidos, enzimas, membranas que se requieren para la división. La interfase es

un estado de gran actividad metabólica, durante este periodo la célula

experimenta su mayor crecimiento.

El período G1, llamado primera fase de crecimiento, se inicia con una célula hija

que proviene de la división de la célula madre. La célula aumenta de tamaño, se

sintetiza nuevo material citoplásmico, sobre todo proteínas y RNA.La replicación

de los centrosomas también comienza en la fase G1. En la célula en la que cada

ciclo dura 24 horas, la fase G1 dura entre 8 y 10 horas. Sin embargo, la duración

de esta fase es bastante variable. Es muy corta en muchas células embrionarias o

cancerosas.

El período G0, la célula se encuentra en estado quiescente, cumpliendo con su

función correspondiente, aunque en esta fase la célula no está preparándose para

la división es donde llega la señal proteica.

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El período S o de síntesis, en el que tiene lugar la duplicación del DNA. Cuando

acaba este período, el núcleo contiene el doble de proteínas nucleares y de DNA

que al principio. Hay síntesis de proteínas.

El período G2, DNA se sigue sintetizando RNA y proteínas; el final de este período

queda marcado por la aparición de cambios en la estructura celular, que se hacen

visibles con el microscopio y que nos indican el principio de la mitosis o división

celular. Se realizan reparaciones en el DNA. Dura entre 4 y 6 horas. Durante G2,

el crecimiento celular continúa, las enzimas y otras proteínas se sintetizan como

preparación para la división celular y se completa la replicación de los

centrosomas.

El tiempo de cada fase es variable entre los organismos. En cada fase hay puntos

de chequeo mediante proteínas que se fosforilizan o no.

La interfase mitótica y el meiótica son diferentes en cuanto al tiempo, la meiosis

tarda más; en cuanto a la síntesis de DNA de la Fase S es completa en mitosis e

incompleta en meiosis.

Fase mitótica

La fase mitótica (M) del ciclo celular consiste en la división nuclear, o mitosis,

y en la división citoplasmática, o citocinesis, que dan origen a dos células

idénticas. Los procesos que tienen lugar durante la mitosis y la citocinesis son

claramente visibles con el microscopio porque la cromatina se condensa en

cromosomas.

DIVISION NUCLEAR: MITOSIS. La mitosis es la distribución de dos juegos

de cromosomas en dos núcleos separados. El proceso da como resultado la

repartición exacta de la información genética, Para facilitar su estudio, lo biólogos

distinguen cuatro: profase, metafase, anafase y telofase. Sim embargo, la mitosis

es un proceso continuo; una etapa se une imperceptiblemente con la siguiente.

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1. Profase. Durante la profase temprana, las fibras de la cromática se

condensan y acortan para formar los cromosomas que son visibles con el

microscopio óptico. El proceso de condensación puede impedir que las cadenas

largas de ADN se enrollen a medida que se desplazan durante la mitosis. Como la

replicación del ADN tuvo lugar durante la fase S de la interfase, cada cromosoma

en la profase consiste en un par de cromatides de cadena doble totalmente

idénticas, El centrómero es una región comprimida de la cromatina que mantiene

juntas a las dos cromatides. En el exterior de cada centrómero se halla un

complejo proteico conocido como cinetocoro. Más adelante en la profase, las

tubulinas del material pericentriolar de los centrosomas comienzan a formar el

huso mitótico, una disposición en forma de pelota de ruyby de microtubulos que se

adhieren al cinetocoro. A medida que los microtubulos se alargan, traccionan los

centrosomas hacia los polos (extremos) de la célula para que de esa forma el

huso mitótico se extienda de un polo al otro. El huso mitótico es responsable de la

separación de las cromatides hacia los polos opuestos de la célula. Luego, el

nucléolo desaparece y la envoltura nuclear se disgrega.

2. Metafase. Durante la metafase, los microtúbulos alinean los centrómeros

de los pares de cromátides en el centro exacto del huso mitótico. Esta región se

denomina plano de la metafase.

3. Anafase. Durante la anafase, los centrómeros se dividen y separan a los

dos miembros de cada par de cromátides, que se dirigen hacia los polos opuestos

de la célula, Una vez separadas, las cromátides reciben el nombre de

cromosomas. A medida que los cromosomas son traccionados por los

microtubulos durante la anafase, adoptan la forma de V ya que los centrómeros

toman la delantera y arrastran a los cromosomas como si fueran brazo que los

siguen en busca del polo celular.

4. Telofase. La etapa final de la mitosis, la telofase, comienza después de

que ha concluido el movimiento de los cromosomas. Los juegos idénticos de

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cromosomas, ahora situados en polos opuestos de la célula, se desenrrollan y

vuelven a adoptar la disposición de cromatina laxa. Alrededor de cada masa de

cromatina se forma una envoltura nuclear, el nucléolo reaparece en el núcleo

idéntico y el huso mitótico se desintegra.

División citoplasmática: Citocinesis

Es la división del citoplasma y es muy diferente en las células vegetales y

en las animales. En las células vegetales, los complejos de Golgi producen una

serie de vesículas que dividen al citoplasma en la línea media, y contienen

polisacáridos.

Las vesículas migran hacia el plano ecuatorial y son transportadas por los

microtubulos remanentes del huso mitótico; finalmente se fusionan y forman una

estructura plana limitada por una membrana, denominada placa celular. A medida

que se agregan más vesículas, los bordes de la placa en crecimiento se fusionan

con la membrana de la célula y se forma una capa de polisacáridos entre las dos

células hijas, completándose su separación. Esta capa se impregna con pectinas y

forma finalmente la laminilla media. Cada nueva célula construye su propia pared

celular, depositando celulosa y otros polisacáridos sobre la superficie externa de

su membrana celular.

En las células animales, durante la telofase temprana la membrana

comienza a constreñirse alrededor de la célula, en el plano ecuatorial del huso. La

constricción se produce por la contracción de un anillo compuesto por filamentos

de actina y miosina principalmente, denominado anillo contráctil; que se encuentra

unido a la cara citoplasmática de la membrana celular, actuando en la membrana

de la célula materna, a la altura de su línea media, estrangulándola hasta que se

separan las dos células hijas. Cuando se completa la división celular, se han

producido dos células hijas, más pequeñas que la célula materna, pero

indistinguibles de ésta en cualquier otro aspecto.

Regulación del ciclo celular.

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En un organismo multicelular, los diferentes tipos de células que se dividen

lo hacen en forma regulada, Cuando eso no ocurre, un grupo particular de célula

de crecimiento excesivo puede invadir otros tejidos y así interrumpir la

organización y las funciones normales del organismo. Esto es lo que sucede en el

caso del cáncer.

Ciertas situaciones externas como la falta de nutrientes, cambios de

temperatura o pH y la presencia de células contiguas pueden detener el

crecimiento y la división, mientras que ciertas hormonas y factores de crecimiento

típicamente se unen a proteínas receptoras de las células blanco. Esa unión

produce una cascada de acontecimientos dentro de la célula que dispara la

división.

Pero la célula no solo responde a estímulos externos sino que cuenta con

exquisitos mecanismos de regulación interna. Así, en cierto momento del ciclo

celular, la célula ”decide” si va a dividirse o no. En ese punto de “decisión”

intervienen controles que han comenzado a comprenderse recientemente. Hoy

sabemos que el ciclo esta finamente regulado por fosforilacion y la degradación de

proteínas que forman complejos. Estos complejos constan de dos subunidades:

una reguladora y otra catalítica, es decir, con función de enzima. La subunidad

reguladora se llama cíclina debido a que varía cíclicamente su concentración

acompañando los cambios que experimenta la célula durante el ciclo celular. La

subunidad catalítica es una cinasa, es decir, una enzima que cataliza la

transferencia de un grupo fosfato del ATP a otro a molécula. Esta cinasa se

denomina cinasa dependiente de ciclinas (Cdk), ya que solo actúa cuando esta

asociada a una ciclina. La transferencia del grupo fosfato por parte de complejos

Cdk- ciclinas, o fosforilacion, activa ciertas proteínas que, a su vez, desencadenan

procesos clave del ciclo celular. Existen distintos tipos de ciclinas, con

dependencia de que ciclina se trate, el complejo de Cdk-ciclina foforilara unas y no

otras proteínas. Hay tres clases de complejos Cdk-ciclina que controlan el tránsito

de una célula por las fases G1, S G2 y la mitosis del ciclo celular y que actúan en

secuencia.

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Complejo Cdk- ciclina G1/S .Estos complejos preparan a la célula para la

fase S al estimular la síntesis de enzimas que participan en la duplicación

del DNA. En células humanas, la Cdk2 y la cíclina E son los que forman

estos complejos.

Complejos Cdk-ciclina S. Los complejos de la fase S estimulan el ingreso

en esta fase de síntesis activa, al fosforilar en forma selectiva, y así activa,

a las proteínas que participan en la replicación del DNA. Esto ocurre solo

una vez por cada ciclo celular, de manera que, en cada vuelta de ciclo,

cada cromosoma se replica solo una vez y así se mantiene constante la

cantidad de cromosomas en las células hijas. En células humas, la Cdk2 y

la ciclina A son las que forman estos complejos.

Complejos Cdk-ciclina M o factor promotor de la mitosis (MFP por sus

siglas en inglés). Se forman durante la fase S y G2, pero permanecen

inactivos hasta que se completa la síntesis de DNA. Una vez, activados,

inducen la condensación cromosómica, la desintegración de la envoltura

nuclear, el armado de huso mitótico y la alineación de los cromosomas en

la placa ecuatorial durante la metafase. Además, permiten el inicio del

anafase y la migración de los cromosomas hacia los polos del huso. Luego

de estos acontecimientos, las ciclinas mitóticas son degradadas, lo cual

permite que los cromosomas se descondensen, se reconstituya la envoltura

nuclear y se divida el citoplasma. En las células humanas, la Cdk1 y la

ciclina B son las que forman estos complejos.

La activación y la inactivación sucesivas de los distintos complejos Cdk-ciclina

tienen una consecuencia muy significativa: el ciclo celular marcha en una sola

dirección. Por este descubrimiento, los investigadores Leland H. Hartwell de los

Estados Unidos , R Timothy Hunt y Paul M. Nurse, ambos del Reino Unido ,

recibieron el Premio Nobel en 2001.Los mecanismos de regulación del ciclo

celular se siguen investigando intensamente, no solo a raíz de su interés como

proceso biológico sino también por su importancia potencial en el control del

cáncer, No resulta sorprendente saber que el control del ciclo celular por parte

de los complejos Cdk-ciclina se encuentra en muchos casos alterado en

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células cancerosas , ni que una proteína que conduce a la inhibición de Cdk, la

p53, frecuentemente no es funcional en esas células. La proteína p53 puede

detener el ciclo celular en los puntos de control G1, S y G2M. Esto permite la

puesta en marcha de mecanismos de reparación del DNA. Cuando el daño es

irreversible, p53 puede conducir la muerte celular por apoptosis.

Proteína p53

El gen que codifica para la proteína p53 ha sido implicado en muchas formas

de cáncer humano heredado y esporádico. La pérdida de la función de la p53

por mutación o inactivación, produce inestabilidad genómica, apoptosis débil y

restricción del ciclo celular. La alteración de la p53 es la mutación más común

en el cáncer humano. Alrededor de la mitad de todas las malignidades

humanas, incluyendo muchos cánceres urológicos, tienen mutaciones en la

p53. En la mayoría de los tumores humanos, ambas copias del gene de p53 no

son funcionales.

Comúnmente, un alelo es completamente cortado y el otro alelo se inactiva por

una mutación13. Existen otros miembros de la familia de la p53, las proteínas

p63 y p73. Estas proteínas están involucradas tanto en el desarrollo como en la

neurogénesis y en la respuesta inmune natural. Los genes de las p63 y p73

parecen estar involucrados en el inicio de un proceso maligno y en su

mantenimiento.

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DIVISION CELULAR REPRODUCTIVA

En la reproducción sexual, cada nuevo organismo es el resultado de la

unión de dos gametos diferentes (fecundación), cada uno producido por un

progenitor. Si los gametos tuviesen el mismo número de cromosomas que las

células somáticas, el número de cromosomas se duplicaría en la fecundación. La

meiosis es la división celular reproductiva que tiene lugar en las gónadas (ovarios

y testículos) y produce gametos en los que el número de cromosomas se redujo a

la mitad. Como resultado, los gametos contienen un juego simple de 23

cromosomas y, por ende, son células haploides (haplo-, haplóos, simple). La

fecundación restaura el número diploide de cromosomas.

Meiosis.

A diferencia de la mitosis la meiosis, que se completa después de un solo

ciclo, la meiosis ocurre en dos etapas sucesivas: meiosis I y meiosis II. Durante

la interfase que procede a la meiosis I, los cromosomas de la célula diploide inicial

se duplican. Como consecuencia de la replicación, cada cromosoma consta de

dos cromatides hermanas (genéticamente idénticas), que están unidas en sus

centrómeros. Esta replicación de los cromosomas es similar a la que precede a la

mitosis en las células somáticas.

MEIOSIS 1. (Primera división meiótica). La meiosis Io que comienza una vez

concluida la replicación de los cromosomas, consta de cuatro fases: profase I,

metafase I, anafase I y telofase I. La profase I es una fase extensa en la cual los

cromosomas se acortan y engrosan, la envoltura nuclear y el nucléolo

desaparecen y se forma el huso mitótico. Dos hechos que no ocurren en la

profase mitótica tienen lugar durante la profase I de la meiosis. Primero las dos

cromatides hermanas de cada par de cromosomas homólogos se aparean,

proceso denominado sinapsis. La estructura resultante formada por cuarto

cromátides se llama tétrada. Segundo, se produce el intercambio de distintos

sectores de las cadenas que forman las cromatides de los cromosomas

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homólogos. Ese intercambio entre segmentos de cromatides no hermanas

(genéticamente diferentes) se conoce como entrecruzamiento (crossing-over).

Este proceso, entre otros, permite el intercambio de genes cromatides de

cromosomas homólogos. Como consecuencia del entrecruzamiento m las células

resultantes son genéticamente distintas una de otra y genéticamente diferentes a

la célula que les dio origen. El entrecruzamiento trae aparejada la recombinación

genética- o sea la formación de nuevas combinaciones de genes- y es

responsable en parte de la gran variabilidad genética entre los seres humanos y

otros organismos que también producen gametos por medio de la meiosis.

En la metafase I, las tétradas que se formaron entre los pares de

homólogos de cromosomas se alinean a lo largo de la placa metafasíca de la

célula, con sus cromosomas homólogos lado a lado. Durante la anafase I, los

miembros de cada par de cromosomas homólogos se separan a medida que son

traccionados había los polos opuestos de la célula por los microtubulos que están

unidos a los centrómeros. Las cromatides apareadas, unidas por sus centrómeros,

permanecen juntas. La telofase I y la citocinesis de la meiosis son similares a la

telofase y la citocinesis de la mitosis. El efecto de la meiosis I es que cada celula

resultante contiene un número haploide de cromosomas, ya que lleva un solo

miembro de cada par de los cromosomas homólogos que estaban presentes en la

célula inicial.

MEIOSIS II. (Segunda división meiótica). La segunda etapa de la meiosis, la

meiosis II, también presenta cuatro fases: profase II, metafase II, anafase II y

telofase II. Estas fases son similares a las que tienen lugar durante la mitosis; los

centrómeros se apartan y las cromatides hermanas se separan y se dirigen hacia

los polos opuestos.

En resumen, la meiosis I comienza con una célula diploide inicial y termina con

dos células, cada una con un número haploide de cromosomas. Durante la

meiosis II , cada una de las dos células haploides formadas durante la meiosis I se

divide; como resultado neto se forman cuatro gametos haploides que son

genéticamente diferentes de la célula diploide que dio inicio a todo el proceso

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Conclusión.

Comprender estos temas es de mayor utilidad para saber el proceso mediante el

cual se produce la vida y los cambios imparables en nuestro organismo que son

de mucha importancia.

Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única

célula inicial. La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células

somáticas células de un organismo eucariótico que no van a convertirse en células

sexuales; comprende la mitosis y la citocinesis. El proceso para la formación de

nuevas células se llama ciclo celular este se conforma de la interfase que consta

de tres fases: G1, S y G2, este tiempo es cuando la célula lleva a cabo una serie

de reacciones preparándose para la división que es a través de la mitosis que

consta de 4 fases como son profase, metafase, anafase y telofase.

En la meiosis es cuando se lleva a cabo la producción de gametos se denomina

división celular reproductiva y abarca la meiosis y la citocinesis, en la meiosis se

presenta un caso en que las 4 fases se llevan a cabo dos veces.

Dentro de la ciencia es importante el entendimiento del ciclo celular, porque por

ejemplo si deseamos estudiar el cariotipo de los genes de una especie la mejor

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fase para obtener los cromosomas en su mejor estado en la metafase porque es

cuando se unen en la placa de metafase, empleando colchicina, la cual interfiere

en la polimerización de los microtúbulos del huso mitótico y podamos obtener los

cromosomas para su estudio.

El ciclo celular se lleva acabo de una regulación que es fundamental, se lleva a

cabo de enzima especiales que pueden transferir un grupo fosfato del ATP a una

proteína para activarla, dentro del grupo selecto de proteínas podemos encontrar

una proteína que participa en la reparación del ADN dañado e induce a apoptosis

en las células donde la reparación del ADN no ha sido satisfactoria. Por tal razón,

el gen p53 ha sido denominado “el ángel guardián del genoma”, comprendiendo

este tema también entendí como es que si no existe la regulación de esta proteína

en el ciclo celular se desarrolla el cáncer.

BIBLIOGRAFIA

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ciencias/2000024/lecciones/cap03/03_02_01.htm LA REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR Y EL CÁNCER. VERTIENTES Revista Especializada en

Ciencias de la Salud, 6(1):40-44, 2003. PRINCIPIOS DE ANATOMÍA Y FISIOLOGÍA, 11ª EDICIÓN. Tortora. J G et al. 2011.Editorial

Panamericana. 1650 páginas Invitación a la biología, Curtis et al .2006, Editorial Médica Panamericana, 6ta edición. 768

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