viernes, 9 de septiembre de 2011

CICLO CELULAR DE UNA CÉLULA EUCARIOTA - 4º AÑO

Problema cúbico:
Imaginemos una célula cúbica de 1 cm de lado. En un momento de su crecimiento, alcanza a medir 2 cm de lado, y al seguir creciendo, llega a medir 3 cm de lado. Como es natural, la superficie de la membrana y el volumen del citoplasma crecen, pero... ¿Lo hacen de forma proporcional?

Cuando la célula mide 1 cm de lado, la superficie de su membrana es de 6 cm2, en tanto que el volumen es de 1 cm3; la relación área/volumen es por tanto 6:1
 Cuando la célula mide 2 cm de lado, la superficie de su membrana es de 24 cm2, en tanto que el volumen es de 8 cm3; la relación área/volumen es por tanto 3:1
Cuando la célula mide 1 cm de lado, la superficie de su membrana es de 54 cm2, en tanto que el volumen es de 27 cm3; la relación área/volumen es por tanto 2:1

Es decir, que cuanto mayor el volumen de la célula -y por tanto, más nutrientes requiere para sobrevivir- la superficie de la membrana que le proporciona esos nutrientes, es relativamente menor... ¿Cómo soluciona la célula este problema?
Pues bien... o deja de crecer, o se divide. 
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El ciclo de vida de una célula eucariota generalmente comprende dos fases: la interfase, en la cual la célula se nutre, crece y cumple con todas sus funciones, y la división celular, en la cual la célula da origen a dos células hijas iguales entre sí. Estas actividades constituyen el ciclo celular, que tiene una duración variable de entre 8 y 20 horas.
La duración varía según la especie,  el tipo celular, y el propio individuo; factores intrínsecos como la edad o externos como la temperatura, influyen en la duración del ciclo.
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Imagen extraída de FisicaNet
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INTERFASE
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Es la mayor parte de la vida de la célula; en la cual intercambia sustancias con el medio, crece, sintetiza materiales y se prepara para la división. La interfase se subdivide en tres: G1, S y G2.  
  • Fase G1 (del inglés "gap") o Primera Fase de Intervalo: es la más variable de las fases en lo que respecta a su duración; en las células embrionarias prácticamente no existe, en tanto que otras células* permanecen en ella prácticamente toda su vida. En ella se dan intensas actividades metabólicas; la célula incorpora nutrientes, sintetiza proteínas, produce energía,  crece y realiza las funciones propias según el tipo celular. En un ciclo "promedio", puede durar entre 6 y 12 horas.
  • Fase S o Síntesis: ocurre la replicación (o duplicación) del ADN. Las bases nitrogenadas que constituyen los nucleótidos del ADN son complementarias, por lo que cada hebra puede actuar como un molde para fabricar otra nueva. Para duplicarse, el ADN separa sus dos hebras, y por medio de las enzimas correspondientes, se van insertando los nucleótidos con sus bases complementarias de cada una de las hebras separadas (Adenina – Timina o Guanina - Citosina). La fase S dura generalmente entre 6 y 8 horas.
En verde, las hebras antiguas; en rojo, las nuevas 

  • Fase G2 o Segunda Fase de Intervalo: en esta etapa aumenta la síntesis de proteínas; la célula se prepara para la división; dura habitualmente entre 3 y 4 horas. 
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    *Las células quiescentes permanecen en la fase G1 prácticamente toda su vida, dado que no se reproducen o lo hacen rara vez; en este caso, a la fase se la conoce como G0 (es el caso de las células del músculo estriado o los glóbulos blancos, por citar ejemplos).
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    DIVISIÓN CELULAR

    Comprende la mitosis o división en dos núcleos hijos del material genético duplicado durante la fase S de la interfase; suele estar acompañada por la citocinesis o división del citoplasma, lo que permite originar dos células idénticas entre sí e idénticas a la célula madre.
    Esta división es lo que permite el crecimiento de los seres pluricelulares, y la reposición de células.
    La mitosis se subdivide en cuatro fases: profase, metafase, anafase y telofase.
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    Profase:
    En el interior del núcleo, el ADN, duplicado en la fase S, comienza a compactarse, por lo que los cromosomas empiezan a hacerse visibles; desaparecen los nucleolos. Comienza a ensamblarse el huso mitótico, formado por microtúbulos de proteína, en tanto que los centríolos comienzan a desplazarse hacia extremos opuestos. Al final de la profase, se desintegra la membrana nuclear, y los microtúbulos invaden la región nuclear.
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    Compactación del ADN

    Durante la interfase, la cromatina (el complejo que forma el ADN con las proteínas) se encuentra dentro del núcleo "descondensada"; durante la mitosis, se compactará hasta formar los cromosomas, cuyo número varía según la especie.
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    Metafase: 
      Durante la metafase, cada uno de los centríolos se ubica en puntos opuestos de la célula  -los polos- y entre ellos se disponen los microtúbulos formando una estructura elipsoide, el huso mitótico. Los cromosomas ya totalmente compactados y aún duplicados, se fijan a los microtúbulos del huso por sus centrómeros y se alinean en el ecuador de la célula.
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      El cromosoma metafásico: se observan las dos cromátidas hermanas unidas por el centrómero
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      Anafase:


      Durante la anafase, las cromátidas hermanas se separan y cada una de ellas, es decir, cada cromosoma hijo, es llevado hacia uno de los polos; los microtúbulos del huso se acortan.
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      Telofase:


      En la fase final de la mitosis, los cromosomas hijos han llegado a los polos, y comienzan a desenrollarse; se desintegra el huso, reaparecen los nucleolos, y se reconstituyen las membranas nucleares; se han formado los dos núcleos hijos.


      CITOCINESIS

      Es la segmentación y separación del citoplasma; comienza con un estrechamiento en la zona ecuatorial de la célula, que irá profundizándose hasta que las dos células se hayan separado. La citocinesis suele ocurrir simultáneamente con la telofase mitótica.  

      LA MITOSIS EN FOTOS

      Profase
      Se observa el núcleo aumentado de tamaño, y cierto grado de compactación de la cromatina

      Metafase 
      Se observa el huso mitótico ("spindle apparatus") con un centríolo en cada uno de los polos,  y los cromosomas alineados en el ecuador

      Anafase
      Se observan los cromosomas migrando hacia los polos

      Telofase
      Se observa el estrechamiento entre las dos células y el huso prácticamente desintegrado


      14 comentarios:

      Anónimo dijo...

      Muy bueno! La verdad esta genial explicado, a mi me costaba el tema y lo pude entender mejor muchas gracias

      Prof. Andrea Albarenga dijo...

      ¡Muchas gracias!
      Me alegra que la información te haya sido de utilidad.

      Anónimo dijo...

      Exactamente lo qe precisoo! Muchas gracias :D

      Prof. Andrea Albarenga dijo...

      ¡De nada!
      Qué bueno que te haya servido.

      Anónimo dijo...

      Muy bueno el artículo, aunque debería citar su fuente que es el libro "Biología" de Pearson de la que ha sacado prácticamente TODA la información.

      Prof. Andrea Albarenga dijo...

      Anónimo:
      La información la saco de diversas fuentes; cuando hago citas textuales, las menciono, como es de rigor. Sin embargo, no sé cuál es concretamente el libro que mencionas (tal vez la Biología de Peter Alexander o la de Teresa y Gerald Audesirk).

      Anónimo dijo...

      Muy buena información e imágenes! Bastante didáctico! Felicitaciones! En este momento me estoy desempeñando como ayudante de biología en una cátedra de la UNLP y usé parte de este material para dar un primer pantallazo en lo que es mitosis.. Algún material que pueda recomendarme para Sintesis proteica?? Gracias!

      Prof. Andrea Albarenga dijo...

      Anónimo: muchas gracias, me alegra que te haya servido.
      Con respecto a la síntesis de proteínas, aquí mismo en el blog hay encontrarás una entrada: http://biologia-lacienciadelavida.blogspot.com/2010/10/del-adn-las-proteinas-4-ano.html
      Evidentemente, está muy simplificado, porque está pensado para trabajarlo con adolescentes de 15-16 años, pero de repente te da una idea.

      Anónimo dijo...

      Muy buena información! Me sirvió de mucho, re bien expresado y super sencillo... GRACIAS!

      Prof. Andrea Albarenga dijo...

      ¡Qué bueno que te haya quedado claro! Gracias por comentar.

      Anónimo dijo...

      profe por que todas la células a pesar de que provienen de una misma son diferentes, no me responda que por que cada una cumple una función diferente si que que pasa, que actúa, que reacción las hace cambiar, creo que es algo con los factores de transcripción.

      Prof. Andrea Albarenga dijo...

      Anónimo:
      Sí, las modificaciones que sufren las células (tanto en su morfología como en su función) en los seres que presentan diferenciación celular, ya vienen determinadas por su ADN, es decir, esas modificaciones ya están programadas. Si bien todas las células de un mismo individuo tienen el mismo ADN, éste no se expresa del mismo modo, sino que lo hace en forma diferenciada en cada tipo celular. Los factores de transcripción son proteínas que inician la transcripción, y por lo tanto, tienen un papel fundamental en esa diferenciación (que finalmente se exprese este gen y no aquel otro en una determinada célula específica).

      Unknown dijo...

      muy claro ,las imagenes muy representativas excelente

      Prof. Andrea Albarenga dijo...

      ¡Gracias!