Ciclo Celular
Etapas del ciclo celular
El ciclo celular es un proceso ordenado de eventos que conducen al crecimiento y división celular en dos células hijas. Las etapas, como se muestra en el dibujo, son:
- G1 (Gap 1): Intervalo o hueco. Duración aproximada de 8 horas.
- S (Síntesis): Replicación del ADN. Duración aproximada de 8 horas.
- G2 (Gap 2): Intervalo 2. Duración aproximada de 4 horas.
- M (Fase M): Mitosis o meiosis (reparto del material genético nuclear) y citocinesis (división del citoplasma). Duración aproximada de 7-8 horas.
Las células en ciclo celular se denominan proliferantes. Las células en fase G0 se llaman quiescentes. Toda célula proviene de otra preexistente.
El ciclo celular comienza con la aparición de una nueva célula hija y termina cuando esta, por división, origina dos nuevas células hijas. Consta de:
- Interfase: Comprende las etapas G1, S y G2.
- División celular: Mitosis o meiosis.
Interfase
La interfase es la etapa entre divisiones celulares donde las células realizan sus funciones especializadas.
Fase S
La fase S (síntesis) es el periodo de la interfase donde se sintetiza nuevo ADN. Dura de 7 a 8 horas.
Fase G2
G2 es el intervalo entre la fase M y el comienzo de la fase S (G1). Dura de 7 a 8 horas. Aquí se observa la duplicación de los centriolos (4).
Fase G0
El estado G0 es un estado permanente, no cíclico y especial dentro de G1. Se utiliza para referirse a células no proliferantes que han entrado en una fase quiescente, fuera del ciclo celular por un tiempo.
Renovación Celular
- La mayoría de las células especializadas se encuentran en una fase G1 prolongada o han abandonado el ciclo celular, convirtiéndose en células terminales.
- Se necesitan nuevas células para reparar tejidos dañados; la mitosis es esencial en algunas poblaciones celulares.
- Cuanto mayor sea la especialización celular, menor será su capacidad de división mitótica.
Poblaciones celulares
- Poblaciones que no se renuevan: Células terminales sin capacidad de proliferación (ej. neuronas, células del miocardio).
- Poblaciones en renovación continua: La renovación se logra mediante células indiferenciadas de la misma línea celular que no han perdido su capacidad mitótica.
Importancia de la Célula de Origen
- Términos importantes: células madre, progenitoras y células de origen (o stem cells).
- Las células de origen se reservan para la autorrenovación.
- Permanecen en un estado de diferenciación incompleta durante toda la vida.
Las células de origen pueden:
- Diferenciarse y convertirse en células progenitoras.
- No diferenciarse y permanecer como células de origen.
- Autorenovarse, creando otra generación de células de origen idénticas.
- Sus hijas pueden diferenciarse en varias direcciones (pluripotenciales o totipotenciales).
Células Reproductoras
- Tienen un grado de diferenciación menor, sus células hijas no están limitadas al mismo nivel que la célula original.
- Proliferan rápidamente, generando un gran número de células terminales, pero su capacidad de auto-reproducción puede ser limitada.
- Poseen un potencial latente de proliferación extensiva, expresado cuando se necesitan más células.
Poblaciones Potencialmente Renovables
Las células altamente diferenciadas no se dividen, pero algunas células especializadas de larga vida conservan la capacidad de entrar en un estado de división cíclica activa (ej. hígado).
Mitosis
La mitosis (duración de 1 a 1.5 horas) es la reproducción de una célula madre en dos células hijas que entran en la fase S del ciclo celular. Es característica de las células eucariotas. Se distinguen dos periodos mayores: la interfase (duplicación del ADN) y la mitosis (reparto idéntico del material duplicado). La mitosis es relativamente corta comparada con la interfase.
Fases de la Mitosis
Comprende cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.
Profase
El material cromosómico (cromatina) se condensa y aparecen los cromosomas. Cada cromosoma consta de dos cromátidas unidas por el centrómero, que posee una zona externa llamada cinetocoro. La membrana nuclear se desintegra y aparece el huso mitótico (microtúbulos que se extienden por la célula).
Metafase
Los pares de cromosomas se mueven hacia el ecuador celular, las cromátidas se disponen en una fila formando ángulos rectos con las fibras del huso mitótico. El centrómero de cada cromátida se une a una fibra del huso.
Anafase
(2 a 10 minutos) Los centrómeros se separan y los nuevos cromosomas se mueven hacia los polos opuestos de la célula debido al huso mitótico. La forma de los cromosomas (V o J) depende de la localización del centrómero.
Telofase
(10 a 30 minutos) Los cromosomas están en los polos, se vuelven más difusos y se forma la membrana nuclear. El citoplasma se divide (citocinesis). Los cromosomas se desarrollan y asumen el aspecto extendido de la interfase.
Identificación de Cromosomas
No hay un método único para la identificación cromosómica. Se debe tener en cuenta que la tinción y condensación de los cromosomas pueden variar entre células.
Los cromosomas se clasifican en grupos (A-G) según su tamaño y posición del centrómero.
Funciones Especializadas de la Célula en Interfase
Estas funciones se realizan en el citoplasma, donde se obtienen la energía necesaria para las actividades metabólicas mediante la oxidación de nutrientes. Las células necesitan:
- Oxígeno para el metabolismo oxidativo.
- Nutrientes que aportan energía.
- Componentes químicos para el crecimiento, mantenimiento y síntesis de productos secretores. Esto se realiza mediante organelos citoplasmáticos y el citoesqueleto (microtúbulos y filamentos).
Membranas Celulares y su Importancia
Las funciones celulares dependen de los organelos membranosos y no membranosos.
Organelos Citoplasmáticos
- Membranosos: mitocondrias, retículo endoplasmático rugoso, aparato de Golgi, vesículas secretoras, lisosomas, vesículas recubiertas, endosomas, peroxisomas, retículo endoplasmático liso.
- No membranosos: ribosomas libres y polisomas, microtúbulos, centriolos, cilios y flagelos, filamentos.
Inclusiones Citoplasmáticas
- Nutrientes almacenados: glucógeno, lípidos.
- Pigmentos: exógenos (carotenos, partículas de carbono) y endógenos (hemoglobina, hemosiderina, bilirrubina, melanina, lipofuscina).
- Matriz citoplasmática (citosol).
Matriz Citoplasmática
Contiene innumerables proteínas solubles, incluyendo las que ensamblan los organelos y participan en reacciones enzimáticas.
La matriz citoplasmática no es:
- Un sobrenadante intracelular no estructurado y homogéneo.
- Exclusivamente la porción del citoplasma donde los organelos están suspendidos libremente.
Membrana Celular
La membrana celular es la estructura más externa de la célula. Tiene un grosor de 8 a 10 nanómetros y se observa como una franja fina de color rosa en cortes teñidos con hematoxilina y eosina. En el microscopio electrónico se observa su estructura tridimensional.
Existen diferencias entre las membranas interna y externa. La membrana celular posee una capa externa de carbohidratos (glicocálix).
La base estructural es una bicapa lipídica. Las proteínas de membrana pueden ser integrales o periféricas. La membrana celular no es simétrica y posee funciones importantes de especificidad antigénica e intervención en el reconocimiento celular.
Mitocondrias
Las mitocondrias son organelos que producen ATP mediante la fosforilación oxidativa. Se consideran las “centrales energéticas” de la célula. Su estructura guarda relación con sus actividades enzimáticas y electroquímicas.
Ribosomas
Los ribosomas son partículas nucleoproteicas (20-30 nm de diámetro) que se encuentran libres en el citoplasma o unidos al retículo endoplasmático rugoso. Son organelos no membranosos compuestos por ARN ribosómico y proteínas ribosómicas. Su función es proveer sitios intracelulares donde se unen aminoácidos para formar cadenas polipeptídicas.
Retículo Endoplasmático Rugoso
El retículo endoplasmático rugoso (RER) es notable en células que elaboran proteínas secretorias o glicoproteínas. Contiene ribosomas unidos a su membrana. Es el sitio de incorporación de proteínas integrales y lípidos de membrana, y de modificación de proteínas segregadas.
Aparato de Golgi
El aparato de Golgi es una organela presente en casi todas las células. Se identifica como una zona pálida de citoplasma cerca del núcleo. Carece de ribosomas y su función principal es modificar los productos secretores. Es un centro de tránsito para la membrana intracelular.
Vesículas Secretorias
Las vesículas secretorias son gránulos limitados por membrana que contienen productos secretores. Su liberación se conoce como exocitosis.
Lisosomas
Los lisosomas son organelos membranosos esféricos que contienen hidrolasas ácidas. Estas enzimas pueden destruir los constituyentes macromoleculares de la célula. Las células utilizan las hidrolasas lisosómicas para la degradación interna de materiales mediante endocitosis, fagocitosis y pinocitosis.
Peroxisomas
Los peroxisomas son microcuerpos limitados por membrana que contienen enzimas que producen peróxido de hidrógeno.
Células Hemáticas
Eritrocitos
Los eritrocitos (glóbulos rojos) son las células hemáticas más comunes. Tienen forma de disco bicóncavo (diámetro de 2.7 micras). Contienen hemoglobina, que transporta oxígeno y dióxido de carbono. La membrana celular del eritrocito evita que la hemoglobina se escape y presenta selectividad con respecto al pasaje de iones.
Antígenos de Grupos Sanguíneos
Las glicoproteínas y glucolípidos de la membrana eritrocítica poseen cadenas oligosacáridas que presentan especificidad para los antígenos de los grupos sanguíneos (sistema ABO y Rh).
Anemia
La anemia puede deberse a la destrucción acelerada de eritrocitos, pérdida de sangre o producción insuficiente de eritrocitos. La eritropoyetina estimula la producción de eritrocitos.
Plaquetas
Las plaquetas (trombocitos) son fragmentos de citoplasma de los megacariocitos. Participan en la hemostasia (detención del sangrado) y en la coagulación sanguínea. La trombopoyetina estimula su producción.
Leucocitos
Los leucocitos poseen antígenos HLA en sus membranas. Se clasifican en neutrófilos, linfocitos, eosinófilos, basófilos y monocitos.
Neutrófilos
Los neutrófilos son importantes para la defensa contra bacterias y otros microorganismos.
Linfocitos
Los linfocitos son células con un núcleo grande que ocupa la mayor parte de la célula.
Eosinófilos
Los eosinófilos tienen actividad fagocítica.
Basófilos
Los basófilos poseen gránulos de heparina e histamina.
Monocitos
Los monocitos son células fagocíticas con gran capacidad bactericida.
Tejido Mieloide
En el adulto, el tejido mieloide se limita a la médula ósea. La médula ósea roja es la responsable de la hematopoyesis (formación de células sanguíneas). El estroma de la médula ósea está constituido por fibras reticulares y colágenas, vasos sanguíneos y células del estroma (fibroblastos, macrófagos, células reticulares, células endoteliales, células adiposas y células osteógenas). El parénquima está constituido por células libres (eritrocitos, leucocitos y plaquetas) y sus precursores celulares.
