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DEDICATORIA:

El presente trabajo monográfico va dedicado a Dios por darme fortalezas para seguir en mis objetivos trazados. A nuestros Padres por su gran esfuerzo y su amor incondicional en ponernos en manos de una Institución para ser personas de bien.

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RESUMEN

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 seres vivos se propagan. En especies unicelulares como las bacterias y las levaduras, cada división de la célula produce un nuevo organismo.

La división celular también es necesaria en el cuerpo adulto para reemplazar las células perdidas por desgaste, deterioro por muerte celular programa. Así, un humano adulto debe producir muchos millones de nuevas células cada segundo simplemente para mantener el estado de equilibrio y, si la división celular se detiene el individuo moriría en pocos días.

La gran mayoría de las células también doblan su masa y duplican todos sus orgánulos citoplasmáticos en cada ciclo celular: De este modo durante el ciclo celular un conjunto complejo de procesos citoplasmáticos y nucleares tienen que coordinarse unos con otros.

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2

INTRODUCCIÓN

La reproducción es la capacidad que presentan los seres vivos para dar lugar a otros seres vivos semejantes a sus progenitores. Las células, en cuanto que unidades funcionales de todos los seres vivos, también presentan esta capacidad. Es más, la reproducción celular es un proceso previo a la reproducción de todo ser vivo. La teoría celular establecía, ya desde sus primeros tiempos, que toda célula procede, por división, de otra célula preexistente. Así pues, la reproducción celular consiste en un proceso de división en el que una célula madre da lugar a dos células hijas de características similares a las de su progenitora. Por lo que nos hemos vistos en la necesidad primordial de desarrollar el presente trabajo donde veremos todos los temas concernientes a la mitosis celular, el cual hemos divido en 3 capítulos:

I Capítulo trataremos sobre el marco teórico, significado biológico de la mitosis, conceptos. II Capítulo trataremos sobre el suceso del proceso de la mitosis. III Capítulo trataremos sobre un caso de investigación sobre la mitosis.

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INDICE

DEDICATORIA

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RESUMEN

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INTRODUCCIÓN

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INDICE

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CAPITULO I MARCO TEÓRICO

1.1 Significado biológico de la mitosis

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1.2 Qué es la mitosis

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1.2.1 La Interfase

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1.2.2 La División Celular

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1.3 Las cuatro fase de la mitosis

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CAPITULO II QUE SUCEDE DENTRO DE LA CELULA EN LA MITOSIS

2.1 Duración y medida del ciclo celular

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2.2 Alteraciones del ciclo celular

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CAPITULO III CASO DE INVESTIGACIÓN ELCICLO CELULAR Y SUS CONSECUENCIAS NO PROGRAMADAS PREMIO NOBEL A 25 AÑOS DE INVESTIGACIÓN (R. VIRCHOW)

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CONCLUSIONES

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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ANEXOS

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CAPÍTULO I MARCO TEÓRICO

1.1 Significado Biológico de la Mitosis Todos los organismos vivos utilizan la división celular, bien como mecanismo de reproducción, o como mecanismo de crecimiento del individuo. Lo seres unicelulares utilizan la división celular para la reproducción y perpetuación de la especie, una célula se divide en dos células hijas genéticamente idénticas entre sí e idénticas a la original, manteniendo el número cromosómico y la identidad genética de la especie. En organismos pluricelulares la división celular se convierte en un proceso cíclico destinado a la producción de múltiples células, todas idénticas entre sí, pero que posteriormente pueden derivar en una especialización y diferenciación dentro del individuo. Desde un punto de vista puramente evolutivo un organismo unicelular es simplemente una estructura dentro de la cual se realizan las funciones vitales básicas de nutrición y reproducción. Las únicas presiones selectivas son la adquisición de alimento y las fuerzas de tensión superficial. El organismo unicelular debe por tanto aislarse del medio mediante una membrana o pared que le permita adquirir alimento a la vez que soporte las fuerzas de tensión superficial del medio en que se desarrolla. Dicho organismo, en su lucha contra el medio, y para poder crecer y optimizar sus funciones, va adquiriendo nuevas funciones como la excreción, la relación, etc, para ello va adquiriendo o desarrollando diversos orgánulos, pero llega un momento en que la célula no podría albergar en su interior tantos orgánulos y funciones, pues la presión del medio impediría que la célula adquiriera el tamaño y volumen necesario para ello. Bajo este supuesto los organismos evolucionan convirtiéndose de unicelulares a pluricelulares, así cada célula puede especializarse en diversas funciones y diferenciarse en un trabajo específico. Los organismos pasan de luchar contra las fuerzas de tensión superficial, a combatir contra la fuerza de la gravedad, para ello se convierten en organismos pluricelulares, en el cual las células se agrupan en tejidos, órganos y sistemas, cada uno especializado en una función determinada y cada célula diferenciada en realizar una actividad concreta. Para un organismo pluricelular, la división celular es un mecanismo cíclico el cual le permite el aumento

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del número de células, y a partir de esas células lograr una especialización y una funcionalidad concreta. 1.2 Qué es la Mitosis: La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas de las células de un organismo eucarístico que no van a convertirse en células sexuales. Una célula mitótica se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen fusiones específicas. Se denomina ciclo celular a la sucesión de acontecimientos que tienen lugar a lo largo de la vida de una célula, desde que finaliza la división que le dio origen hasta que se divide a su vez para dar lugar a dos nuevas células hijas. El ciclo celular consta de dos etapas principales: la interfase y la división celular. Durante estas dos etapas la célula, y sobre todo su núcleo, sufren una serie de cambios importantes. Las plantas y los animales están formados por miles de millones de células individuales organizadas en tejidos y órganos que cumplen funciones específicas. Todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial —el óvulo fecundado— por un proceso de división. 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. Una célula mitótica se divide y forma dos células hijas idénticas, cada una de las cuales contiene un juego de cromosomas idéntico al de la célula parental. Después cada una de las células hijas vuelve a dividirse de nuevo, y así continúa el proceso. En este proceso se duplica el número de cromosomas (es decir, el ADN) y cada uno de los juegos duplicados se desplaza sobre una matriz de microtúbulos hacia un polo de la célula en división, y constituirá la dotación cromosómica de cada una de las dos células hijas que se forman.

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La duración del ciclo es muy irregular. En células animales, la mitosis dura una hora y la interfase, aproximadamente 23 horas.

1.2.1

La Interfase Así se denomina a la etapa que media entre dos divisiones celulares sucesivas. Cuando se observa al microscopio el núcleo celular durante esta etapa no se aprecian en él cambios citológicos relevantes, por lo que a veces también se denomina, no muy acertadamente, período de "reposo". A lo largo de toda la interfase el ADN se encuentra en forma de cromatina, y no es posible distinguir los cromosomas como entidades individualizadas. Sin embargo el núcleo interfásico, lejos de encontrarse en reposo, es el escenario de una intensa actividad bioquímica, pues es durante esta fase cuando tiene lugar la duplicación del material genético previa a todo proceso de división celular. En resumen, durante la interfase: 

La célula no se divide



El ADN se duplica



Se produce el crecimiento celular

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La interfase puede dividirse a su vez en tres períodos, denominados G1, S y G2. 1. Durante el período G1 se produce un crecimiento general de la célula con duplicación de muchos de sus orgánulos, mientras que en el núcleo se sintetiza activamente RNA mensajero que dirigirá la síntesis de las proteínas celulares. El período G1 es el más variable, pudiendo prolongarse desde 2 ó 3 horas hasta días, meses o incluso años. Algunas células

que

no

se

dividen,

como

las

neuronas,

permanecen

indefinidamente en una fase especial del ciclo celular denominada período G 0. 2. Durante el período S se produce la duplicación de las moléculas de DNA que forman parte de los cromosomas; al mismo tiempo se sintetizan histonas que rápidamente se asocian con el DNA para formar nuevas fibras de cromatina. Al finalizar el período S la célula ya posee dos copias completas de su información genética, que posteriormente podrán ser repartidas entre las dos células hijas. 3. Durante el período G2 la célula simplemente se prepara para la puesta en marcha del proceso de división celular que sobreviene a continuación; todavía no se pueden distinguir los cromosomas individualizados, pero, si se pudiese, comprobaríamos que ya están divididos longitudinalmente en dos cromátidas hermanas, cada una de ellas conteniendo una molécula de DNA que es copia fiel de la que se encuentra en su vecina.

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1.2.2

La División Celular Una vez finalizada la interfase, la célula, con su material genético ya duplicado, entra en el proceso de división (período M del ciclo celular). En este proceso se ponen en marcha una serie de complejos mecanismos encaminados a garantizar que cada una de las células hijas resultantes reciba una dotación cromosómica completa. Existen dos tipos de división celular, denominados respectivamente división celular mitótica y división celular meiótica. La división celular es un proceso biológico que en los seres unicelulares permite su multiplicación y en los pluricelulares el crecimiento, el desarrollo, la regeneración de órganos y tejidos y las funciones de reproducción.

En una división celular típica, la célula inicial, célula madre, divide su núcleo en dos núcleos hijos con la misma información genética que, además, es la misma que la de la célula madre. Al dividirse la célula, el citoplasma y los diferentes orgánulos celulares quedan repartidos y durante la posterior interfase se producirán nuevos orgánulos a partir de los que cada célula hija ha recibido. Por consiguiente, en una división celular hay que distinguir dos aspectos distintos: -División del núcleo: cariocinesis o mitosis. -División del citoplasma: citocinesis.

A partir de la fase M o de mitosis, la célula puede entrar de nuevo en la fase G1 y dividirse otra vez o en e ntrar en la llamada fase G0 en Ia que sufre una serie de trasformaciones que conducen a Ia diferenciación celular. Por ejemplo, las células epiteliales se dividen continuamente, pero las células que dan lugar a las neuronas entran en fase G0 se diferencian, se transforman en neuronas y ya no se dividen. Otros tipos celulares como los hepatocitos están en fase G0 pero si son

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debidamente estimulados pueden recuperar la capacidad de división y pasar de G0 a G1. 1.3 Las cuatro fases de la Mitosis Profase: Es un huso cromático empieza a formarse fuera del núcleo, mientras los cromosomas se condensan. Es el comienzo de la mitosis se reconoce por la aparición de cromosomas como formas distinguibles, en este momento cuando desaparecen los nucléolos. La membrana nuclear empieza a fragmentarse y el nucleoplasma y el citoplasma se hacen unos solo. En esta fase puede aparecer el huso cromático y tomar los cromosomas.

Metafase: Los cromosomas se alinean en un punto medio formado una placa metafísica.

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Anafase: Las cromatidas hermanas se separan bruscamente los polos opuestos del huso de la separación de los polos.

Telofase: Posteriormente la membrana se comienza a adelgazar por el centro y finalmente se rompe. Después de esto, en torno a los cromosomas se reconstruye la envoltura nuclear.

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CAPÍTULO II QUE SUCEDE DENTRO DE LA CELULA EN LA MITOSIS

Dentro de cada célula hay un núcleo, el centro de mando de la célula. Este contiene los cromosomas, formados por moléculas de ADN estrechamente enroscadas y por proteínas. Los genes se encuentran en las moléculas de ADN. Los ribosomas, fábricas productoras de proteínas, se hallan en el citoplasma, que está fuera del núcleo. Por ejemplo, la célula contiene pequeños “camiones” moleculares que transportan suministros por su interior. También contiene diminutas “señales de tránsito” que les indican a esos “camiones” si deben girar a la izquierda o a la derecha. Algunas células están provistas de un “motor fuera de borda” que las propulsa a través de un medio líquido.

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2.1 Duración y medida del ciclo celular La estimación de la duración o medida del ciclo celular se realiza mediante la utilización de algún tipo de marcaje celular y su seguimiento en el tiempo. En un tejido en crecimiento o en un cultivo celular, las células proliferantes no son sincrónicas, no se encuentran en la misma fase. Si miramos al microscopio óptico observamos que hay células en todos los estadíos posibles del ciclo celular. Una primera aproximación de la medida del ciclo celular puede hacerse, contando un determinado número de células (por ejemplo 1000) y viendo cuantas de ellas están en mitosis. Esto es lo que se denomina índice mitótico: número de células en mitosis dividido por número total de células contadas. De igual forma se puede estimar cada uno de los índices de fase, si contamos por ejemplo 100 células en mitosis, los cuatro índices de fase (profase, metafase, anafase y telofase) se calcularían como el número de células en esa fase dividido por el total de células en mitosis contadas, en este caso 100. El cálculo de los índices mitótico y de cada una de las fases, no nos da una medida temporal del ciclo de división celular, sino simplemente una relación entre lo que duran cada una de las fases. Para una medida en escala temporal de días u horas, se suele emplear un marcaje celular y un seguimiento de esas células marcadas. El procedimiento más habitual es marcar las células con timidina tritiada. Si en un tejido o cultivo en proliferación, añadimos al medio timidina tritiada, las células que estén en período de síntesis incorporarán dicho marcaje y podremos distinguirlas del resto debido a su radiactividad. Supongamos que damos un pulso de timidina tritiada de una duración de aproximadamente media hora, y posteriormente vamos tomando muestras cada cierto tiempo (por ejemplo cada una o dos horas) y anotando el porcentaje de células en mitosis (por ejemplo telofases) que están marcadas. Obtendríamos una gráfica aproximadamente igual a la de este esquema:

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Las primeras células marcadas que aparecen, serían las que estaban al final del período S cuando dimos nuestro pulso radiactivo, por lo tanto la duración en horas de la fase G2 + Mitosis (o mas concretamente G2 + profase + metafase + anafase) nos lo marca el tiempo que tardan en aparecer dichas células. Dentro del cultivo o tejido, no todas las células van a la misma velocidad, hay algunas que son más rápidas que otras, esto lo observamos porque no pasamos de un 0 a un 100% de marcaje, sino que tanto el ascenso como el descenso de células marcadas no es brusco sino progresivo. Se ha establecido por convenio por convenio que todos los cálculos se realicen sobre el 50% de marcaje. De esta forma la diferencia entre dos 50% ascendentes será la duración total de un ciclo celular completo. La diferencia en horas entre un 50% descendente y su 50% ascendente previo, nos dará la duración de la fase S ya que este tiempo representa cuantas horas han estado "marcándose" las células. La estima de la fase G1 sería el resultado de restar a la duración del ciclo celular completo, la duración de G2+mitosis y la duración de la fase S

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Aunque este método es más exacto y nos da unas medidas en horas, no es realmente exacto, ya que esas medidas dependen de muchos factores, como son las condiciones de temperatura, los nutrientes del medio y también la propia naturaleza del tejido o cultivo en cuestión. En células embrionarias el ciclo es muy corto y la interfase casi se reduce a solamente el período S. Como norma general suele decirse que a mayor vejez celular y a temperaturas más bajas el ciclo celular se alarga, y en células jóvenes y temperaturas altas el ciclo se acorta. 2.2. Alteraciones Del Ciclo Celular La mitosis es prácticamente un proceso universal y se realiza prácticamente igual en todos los seres vivos. Sien embargo, bien por fallos en la célula o bien de forma artificial por administración de drogas, podemos observar determinadas alteraciones en el ciclo celular. La alteración natural más común es la endorreduplicación, que consiste en varios períodos de síntesis de ADN sin división celular. Los cromosomas homólogos están perfectamente alineados y juntosy al terminar la fase S del ciclo celular no se entra en mitosis, sino que se inicia una nueva ronda de replicación, así durante 10 períodos, de tal forma que el cromosoma politénico contiene más de

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1000 fibras de cromatina. Esta fibra tiene un patrón constante de una alternancia de zonas más o menos condensadas lo que simula una alternancia de bandas e interbandas en el cromosoma. Los cromosomas politénicos pùeden estar todos juntos por la región centromérica (ej. Drosophila) o permanecer separados en el núcleo celular (ej Chironomus)

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Los cromómeros son las regiones más condensadas del cromosoma politénico, cuando una región está muy desespiralizada, se denomina Puff. Estos puff son la expresión citológica de la transcripción del ADN. Cuando estos Puffs son muy grandes se denominan Anillos de Balbiani, (BR o Balbiani Rings), y en fotografías al microscopio electrónico se puede observar a lo largo de la fibra de cromatina en transcripción molécular de polimerasas y ARN cada vez de mayor tamaño.

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Dentro de las alteraciones artificiales por administración de drogas, vamos a estudiar tres de ellas que son las más utilizadas en Citogenética. C-mitosis: Se produce por la administración de la droga Colchicina. Esta sustancia inhibe la formación del huso acromático, al llegar a metafase los cromosomas están muy condensados y con los cromatidios separados y en forma de "X" ya que las cromátidas han perdido la cohexividad entre ellas y sólo aparecen unidas por la región del centrómero. Los cromosomas aparecen perfectmente individualizados y se puede apreciar perfectamente su forma, y número. Esta droga se utiliza para resaltar la forma cromosómica y para facilitar el contar el número cromosómico de una célula.

Bi-mitosis: Se produce por la administración de cafeína a tejidos vegetales. La cafeína inhibe la formación del fragmoplasto o tabique de separación celular, no se produce la citocinesis y los dos núcleos permencen separados pero dentro del mismo citoplasma. En la siguiente división los dos núcleos entran de nuevo en mitosis y podemos ver Bi profases, bimetafases, bianafases y bi telofases. Esta droga se utiliza para estudiar controles del ciclo celular y para determinaciones de la duración del ciclo. En una segunda ronda de división bajo los efectos de la cafeína observaríamos la mitosis en células polinucleadas.

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Biprofase

Profase

Bimetafase

Bianafase

Células

Polinucleadas

Metafase

Anafase

Bitelofase

Telofase

Mitosis multipolares: Se produce mediante drogas tales como la carbetamida, que producen husos multipolares, los cromosomas no emigran a dos polos opuestos, sino a varios, 3 o 4, produciéndose células con distinto número de cromosomas.

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CAPITULO III CASO DE INVESTIGACIÓN El ciclo celular y sus consecuencias no programadas - Premio Nobel a 25 años de investigación. Omni cellula et cellula, (R. Virchow, 1858) Todos los organismos pluricelulares están formados por células que se originan a partir de la división de células pre-existentes. Un Homo sapiens adulto está estructurado por unas 10 células todas ellas derivadas, por división celular, a partir de una sola célula llamada cigoto. Además existe, en un adulto, un enorme número de células en continua división que permiten el reemplazo de aquellas que mueren. Antes que una célula pueda dividirse,

debe aumentar

de

tamaño (crecer), duplicar

sus

cromosomas y separarlos de modo que la distribución a las células hijas sea exactamente equitativa. Estos procesos se coordinan en lo que se denomina el ciclo celular. En octubre del año recién pasado, el Premio Nóbel en Fisiología o Medicina fue otorgado a tres investigadores que han hecho aportes notables para comprender la naturaleza del control del ciclo celular. Dichos aportes se relacionan con la identificación de moléculas que regulan el ciclo celular en todos los organismos eucariontes incluyendo levaduras, plantas, animales y el Homo sapiens. Estos aportes fundamentales tienen un enorme impacto en todos los aspectos del crecimiento celular. Defectos en el control del ciclo celular pueden resultar en el tipo de alteraciones cromosómicas que se observan en células cancerosas. En el largo plazo, estos aportes pueden generar nuevas perspectivas para el tratamiento del cáncer. Los organismos estructurados por células que tienen sus cromosomas en un núcleo separados del resto de los componentes celulares, llamados eucariontes, aparecieron en nuestro planeta hace unos 2000 millones de años. Los eucariontes pueden ser unicelulares como por ejemplo las levaduras y las amebas, o pluricelulares como las plantas y los animales. El cuerpo de un Homo sapiens consiste de un impresionante número de células, en promedio 1000 millones de células por gramo de tejido. Con la notable excepción de nuestros glóbulos rojos (eritrocitos) y gametos, todas nuestras células tienen un núcleo que contiene nuestro genoma completo (moléculas de DNA) distribuido en 46 cromosomas (23 pares de cromosomas).

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El que las células se multiplican por división es un hecho conocido desde hace unos 100 años. No obstante, sólo en las últimas dos décadas ha sido posible identificar los mecanismos moleculares que regulan el ciclo celular y por tanto la división celular. Estos mecanismos fundamentales son notablemente similares (conservados), y operan de la misma forma, cuando se los compara en organismos evolutivamente tan distantes como una levadura y un mamífero. Ciclo celular Las células que conforman un organismo pluricelular se reproducen, duplicando su contenido y luego dividiéndose en dos. Los detalles del ciclo celular pueden variar de una célula a otra, o en distintos organismos, pero hay ciertos requerimientos que son universales: en primer lugar el DNA que estructura el genoma debe duplicarse; en segundo lugar, los cromosomas (que son una forma condensada de la cromatina) deben separarse de modo que se distribuyan equitativamente a las células hijas resultantes. Los dos requerimientos mencionados ocurren generalmente en momentos discretos durante la vida de una célula, y se llevan a cabo de manera secuencial. La síntesis de DNA se efectúa durante una etapa (fase) particular del ciclo celular denominado fase S, (S de síntesis), mientras que la separación de los cromosomas en una fase posterior llamada fase M (M, de mitosis). El periodo que transcurre entre el final de una Mitosis y el comienzo de la siguiente se denomina Interfase. La mayoría de las células presentan, además, fases adicionales en su ciclo de vida; el tiempo que media entre el fin de la mitosis y el comienzo de la síntesis de DNA se denomina G1, mientras que el período comprendido entre el fin de la síntesis de DNA y el comienzo de la siguiente mitosis se denomina G2 (Fig. 1). Durante estos periodos la célula realiza diversas funciones relacionadas con el crecimiento celular y la preparación para la mitosis, lo que generalmente toma más tiempo que la duplicación del DNA o la división celular, de modo que la célula pasa gran parte de su vida más en alguna de estas etapas (G1 o G2) que en M o S.

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Figura

1.-

Las

diferentes

etapas

del

ciclo celular. En la primera etapa (o fase) llamada G1, la célula crece. Cuando alcanza un cierto tamaño la célula entra en la etapa S, donde se sintetiza el DNA y como resultado los

cromosomas

la siguiente

etapa,

se

duplican.

G2,

la

Durante

célula

se

prepara para la división. Durante la mitosis, M, los cromosomas se separan y segregan a las células hijas las que tienen de esta forma el mismo complemento cromosómico. La entrada de estas células hijas en G1 completa el ciclo celular. Durante las fases G1 y G2, operan mecanismos que regulan la progresión del ciclo celular. En efecto, bajo el control de mecanismos moleculares precisos, gatillados por señales tanto intra- como extracelulares, la célula 'es capaz de decidir' la progresión o no a la fase siguiente de su ciclo de vida. Estos mecanismos son capaces de detener la continuación del ciclo, cuando por ejemplo, el DNA se encuentra dañado o las condiciones ambientales no son las apropiadas. Algunas células 'abandonan' el ciclo bajo la acción inhibitoria de otras células, que les envían señales para que dejen de dividirse. Dichas células entran en un prolongado estado de reposo proliferativo, denominado G0, que se encuentra durante el periodo de G1, como por ejemplo los hepatocitos de mamíferos.

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Control del ciclo celular Las actividades de los componentes que resultan en los complicados y numerosos eventos que ocurren durante el ciclo celular, se encuentran sujetas al estricto control que ejerce una red reguladora llamada sistema de control del ciclo celular. Las principales funciones del sistema de control del ciclo, son desencadenar los eventos del ciclo en el momento apropiado, en el orden correcto y sólo una vez durante cada ciclo. Estas funciones son ejercidas por un centro de control, cuya 'programación' asegura que los eventos del ciclo sean encendidos y apagados en el orden correcto, incluyendo mecanismos que impidan que ciertos fenómenos, como por ejemplo la replicación del DNA, ocurran dos veces en un mismo ciclo. El sistema de control del ciclo celular de la mayoría de las células incluye mecanismos que permiten su reprogramación como respuesta a diferentes señales, tanto extra como intracelulares. Muy importantes son, por ejemplo, aquellos que se encargan de vigilar que cada etapa del ciclo se complete correctamente. Esto es, si la célula se encuentra con dificultades para terminar un proceso determinado, (la duplicación del DNA, por ejemplo), se enviará una señal negativa al centro de control la que impedirá que ocurra la etapa siguiente que es la mitosis o división celular. La iniciación de un evento más tardío depende entonces de la correcta completación de un evento más temprano. De esta manera, por ejemplo, si la síntesis de DNA no es terminada la célula no entrará en división. Cuando el centro de control recibe una señal inhibitoria, tal como la que se genera cuando algún proceso del ciclo está incompleto, el ciclo celular se bloquea en puntos de transición llamados checkpoints. Se han descritos tres de estos puntos durante el ciclo celular; el primero es el punto Start (conocido como checkpoint de G1/S), que se encuentra a finales del periodo G1, cuando la célula va a comenzar la síntesis de DNA. En este punto la célula verifica si las condiciones ambientales son apropiadas y si ha alcanzado el tamaño adecuado para entrar en división; si esto no ha sucedido, entonces el ciclo se detiene en este punto. El segundocheckpoint se encuentra a la entrada de la mitosis (se conoce comocheckpoint de G2/M), la célula detiene la progresión en el ciclo si la replicación está incompleta o si el DNA está dañado. El tercer punto de este tipo se encuentra en la transición Metafase- Anafase y es el que regula la salida de la mitosis o checkpoint de M/G 1, donde el paso a G 1 se detiene si los cromosomas no se han 'enganchado' correctamente al huso mitótico.

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El control del ciclo celular está basado en variaciones de la concentración de proteínas que fosforilan a otras proteínas. Los principales componentes del centro de control del ciclo son enzimas conocidas como quinasas dependientes de ciclinas conocidas como Cdks (Cyclin Dependent Kinase). Como cualquier quinasa, las Cdks catalizan la unión covalente de grupos fosforilo a otras proteínas que actúan como sustrato, provocando cambios en la actividad enzimática de estas proteínas o en su interacción con otras proteínas. La actividad de las Cdks aumenta y disminuye a medida que la célula avanza a través del ciclo. Estas oscilaciones provocan cambios cíclicos en la fosforilación de componentes claves de esta maquinaria, provocando así el inicio de cada uno de los eventos de este ciclo. Por ejemplo un aumento en la actividad de Cdks al comienzo de la mitosis produce la fosforilación de proteínas que controlan el ensamblaje del huso mitótico, la carioteca o envoltura nuclear o la condensación de los cromosomas. Cambios similares en los estados de fosforilación de otras proteínas estarían controlando el inicio o termino de los otros eventos durante el ciclo. La Cdks son activadas por la unión de otras proteínas llamadas ciclinas, de modo que las oscilaciones en la actividad de Cdks se deben principalmente a cambios en la cantidad de ciclinas disponibles en la célula. Los niveles de ciclinas y por tanto los cambios en la actividad de las Cdks, son dirigidos por un complejo grupo de mecanismos que incluye la transcripción regulada de los genes para ciclinas y de la degradación proteolítica de ellas en etapas específicas del ciclo. El diseño básico del sistema de control del ciclo celular se ha conservado notablemente durante la evolución. En efecto, todos los eucariotes utilizan el mismo sistema de control basado en las Cdks, para dirigir la progresión de la célula a través de las diferentes etapas del ciclo. Las distintas especies y los diferentes tipos celulares muestran más bien, diferencias en el tiempo de duración del ciclo mismo, debidas a cambios en su programación. Este notable grado de conservación evolutiva, ha permitido utilizar una amplia variedad de organismos como modelos de estudio, los que presentan diferentes ventajas desde el punto de vista experimental. Los organismos multicelulares están compuestos de diferentes poblaciones celulares las que deben proliferar sólo cuando sea necesario. La velocidad de división en estas células está estrictamente controlada por señales moleculares extracelulares, las que regulan el paso a través de Start el punto de control G1 /S. En G1 temprano, las Cdks del sistema

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de control del ciclo son reducidas a un estado inactivo mediante varios mecanismos inhibitorios. A falta de señales apropiadas para proliferar, las células detienen su progresión a la siguiente etapa, manteniendo por lo tanto la inhibición de Cdks, prolongando la duración de la fase G1. Cuando aparece una señal de proliferación, ocurre la activación de las Cdks produciéndose una nueva ronda de división. Los factores extracelulares que regulan estos fenómenos consisten en asombrosos arreglos de vías de señalización intra- e intercelular. Defectos en este control o en las vías de señalamiento podrían producir un exceso de proliferación celular y bajo algunas condiciones desencadenar procesos cancerosos. Cdks, puntos de control y el Premio Nobel de Fosiología o Medicina 2001 Los galardonados con el Premio Nóbel de Fisiología y Medicina, en el año 2001, han realizado importantes descubrimientos con respecto al sistema de control del ciclo celular. Ellos identificaron las moléculas claves que regulan el ciclo celular en organismos tan diversos, como levaduras, plantas, animales y humano. El primero de ellos, Leland Hartwell, fue distinguido por su descubrimiento del gen Star, uno de los genes que juega un rol fundamental en el primer punto de control, el punto G1/S. Hartwell se había dado cuenta hace bastante tiempo, 1960, de la posibilidad de estudiar los mecanismos que controlan el ciclo celular utilizando la levadura de la cerveza, Saccharoymyces cerevisiae. Con una serie de elegantes experimentos genéticos, pudo aislar células de levadura en que los genes que controlaban el ciclo estaban alterados, (mutados). Con esta metodología pudo identificar casi un ciento de genes involucrados en el control del ciclo. Uno de estos genes, cdc28, resulto ser el responsable del punto de control Start. Paul Nurse por su parte identificó. clonó y caracterizó uno de los genes que codifica para una de las moléculas claves en el control del ciclo, la Cdk, cuya activación era dependiente de su fosforilación reversible, es decir, su actividad dependía de su fosforilación y desfosforilación, activándola o desactivándola respectivamente. Por último, Timothy Hunt, descubrió las ciclinas, proteínas que experimentan oscilaciones periódicas en su concentración debido a un ciclo de síntesis-degradación, durante la progresión del ciclo celular. Las ciclinas se unen a las moléculas de Cdk, regulando así la actividad de ellas y seleccionando a su vez las proteínas que las propias Cdks van a fosforilar.

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El impacto de estos descubrimientos En el largo plazo, se espera que estos descubrimientos básicos beneficien a muchas áreas de las ciencias biomédicas y veterinarias, pues sus resultados son de amplia aplicación en diferentes campos. Por ejemplo, es probable que la inestabilidad cromosómica que desemboca en cáncer, pudiera ser el resultado de un control defectuoso durante el ciclo celular. Por otro lado, se ha demostrado que algunos genes que codifican para ciclinas o Cdks, pueden actuar como oncogenes e incluso colaborar con productos de genes supresores de tumores, como la proteína p53. En efecto, algunos tumores humanos como el cáncer de mama o el cerebral, muestran niveles aumentados de moléculas Cdk y de ciclinas. lo que a largo plazo abre nuevos principios para las terapias usadas contra el cáncer.

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CONCLUSIONES  Que todas las células de cualquier planta o animal han surgido a partir de una única célula inicial el ovulo fecundado por in proceso de división. La mitosis es la división nuclear asociada a la división de las células somáticas células de un organismo eucarístico que no van a convertirse en células sexuales.  En la meiosis es cuando en la fecundación se une dos gametos, la célula resultante, llamada cigoto, contiene toda la dotación doble de cromosomas. La mitad de estos cromosomas proceden de un progenitor y la otra mitad del otro.  Como hemos dicho en teoría, los índices mitóticos, disminuyeron de la manera significativa, encontramos diversas anormalidades, tanto en estructura celular como en metabolismo.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍCAS

1. http://www.bionova.org.es/biocast/tema12.htm 2. http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T406_MIT OSIS/informacion.htm 3. http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2BCH/B4_INFORMACION/T408_MEI OSIS/informacion.htm 4. http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/4ESO/genetica1/contenidos5.htm#cariocinesi s

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ANEXOS

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