¿Alguna vez te has preguntado cómo crece tu cuerpo o cómo cura una lesión? La respuesta corta es división celular.
Probablemente no sea sorprendente que este proceso vital de biología celular esté altamente regulado y, por lo tanto, incluya muchos pasos. Uno de estos pasos importantes es el Fase S del ciclo celular.
¿Qué es el ciclo celular?
La ciclo celular - a veces llamado ciclo de división celular - comprende los pasos a célula eucariota debe completarse para poder dividirse y producir nuevas células. Cuando una célula se divide, los científicos llaman a la célula original la célula madre y las células producidas por la escisión Células hijas.
Mitosis y interfase son las dos partes básicas que componen el ciclo celular. Mitosis (a veces llamada fase M) es la parte del ciclo donde ocurre la división celular real. Interfase es el tiempo entre divisiones cuando la célula hace el trabajo de prepararse para dividirse, como crecer y replicar su ADN.
El tiempo que lleva completar el ciclo celular depende del tipo de célula y las condiciones. Por ejemplo, la mayoría de las células humanas requieren 24 horas completas para dividirse, pero algunas células tienen un ciclo rápido y se dividen mucho más rápidamente.
¡Los científicos que cultivan las células que recubren los intestinos en el laboratorio a veces ven que esas células completan el ciclo celular cada nueve a diez horas!
Mirando la interfase
La porción de interfase del ciclo celular es mucho más larga que la porción de mitosis. Esto tiene sentido porque una nueva célula debe absorber los nutrientes que necesita para crecer y replicar su ADN y otra maquinaria celular vital antes de que pueda convertirse en una célula madre y dividirse a través de la mitosis.
La parte de la interfase del ciclo celular incluye subfases llamadas Espacio 1 (Fase G1), Síntesis (Fase S) y Espacio 2 (Fase G2).
El ciclo celular es un círculo, pero algunas células salen del ciclo celular temporal o permanentemente a través del Fase de separación 0 (G0). Mientras se encuentra en esta subfase, la célula gasta su energía en realizar cualquier tarea que el tipo de célula normalmente hace, en lugar de dividirse o prepararse para dividirse.
Durante las subfases G1 y G2, la célula crece, replica sus orgánulos y se prepara para dividirse en células hijas. Fase S es el Síntesis de ADN fase. Durante esta parte del ciclo celular, la célula replica todo su complemento de ADN.
También forma el centrosoma, que es el centro organizador de microtúbulos que eventualmente ayudará a la célula a separar el ADN que se dividirá entre las células hijas.
Entrando en la Fase S
La fase S es importante por lo que ocurre durante esta parte del ciclo celular y también por lo que representa.
Entrar en la fase S (pasando por la transición G1 / S) es un punto de control importante en el ciclo celular, a veces llamado punto de restricción. Puede pensar en ello como el punto de no retorno para la celda, ya que es la última oportunidad para que la celda se detenga. proliferación celular, o crecimiento celular a través de la división celular. Una vez que la célula entra en la fase S, está destinada a completar la división celular, pase lo que pase.
Debido a que la fase S es el principal punto de control, la célula debe regular estrictamente esta parte del ciclo celular utilizando genes y productos génicos, como las proteínas.
Para hacer esto, la célula se basa en mantener un equilibrio entre genes pro-proliferativos, que instan a la célula a dividirse, y genes supresores de tumores, que funcionan para detener la proliferación celular. Algunas proteínas supresoras de tumores importantes (codificadas por genes supresores de tumores) incluyen p53, p21, Chk1 / 2 y pRb.
Orígenes de la fase S y la replicación
El trabajo principal de la fase S del ciclo celular es replicar todo el complemento de ADN. Para hacer esto, la célula activa complejos de pre-replicación para hacer orígenes de replicación. Estas son simplemente áreas del ADN donde comenzará la replicación.
Mientras que un organismo simple como un protista unicelular puede tener un único origen de replicación, los organismos más complejos tienen muchos más. Por ejemplo, un organismo de levadura puede tener hasta 400 orígenes de replicación, mientras que una célula humana puede tener 60.000 orígenes de replicación.
Las células humanas requieren este gran número de orígenes de replicación porque el ADN humano es muy largo. Los científicos saben que el Replicación de ADN la maquinaria solo puede copiar alrededor de 20 a 100 bases por segundo, lo que significa que un solo cromosoma requeriría aproximadamente 2,000 horas para replicarse usando un solo origen de replicación.
Gracias a la actualización a 60.000 orígenes de replicación, las células humanas pueden, en cambio, completar la fase S en unas ocho horas.
Síntesis de ADN durante la fase S
En los sitios de origen de la replicación, la replicación del ADN se basa en una enzima llamada helicasa. Esta enzima desenrolla la hélice de ADN de doble hebra, algo así como abrir una cremallera. Una vez desenrollada, cada una de las dos hebras se convertirá en una plantilla para sintetizar nuevas hebras destinadas a las células hijas.
La construcción real de las nuevas hebras de ADN copiado requiere otra enzima, ADN polimerasa. Las bases (o nucleótidos) que comprenden la hebra de ADN deben seguir las regla de emparejamiento de bases complementarias. Esto les obliga a unirse siempre de una manera específica: adenina con timina y citosina con guanina. Usando este patrón, la enzima construye una nueva hebra que se empareja perfectamente con la plantilla.
Al igual que la hélice de ADN original, el ADN recién sintetizado es muy largo y requiere un empaque cuidadoso para encajar en el núcleo. Para hacer esto, la célula produce proteínas llamadas histonas. Estas histonas actúan como carretes que envuelve el ADN, como hilo en un huso. Juntos, el ADN y las histonas forman complejos llamados nucleosomas.
Corrección de ADN durante la fase S
Por supuesto, es vital que el ADN recién sintetizado sea una combinación perfecta para la plantilla, produciendo una hélice de ADN de doble hebra idéntica a la original. Al igual que probablemente lo haga al escribir un ensayo o al resolver problemas matemáticos, la celda debe verificar su trabajo para evitar errores.
Esto es importante porque el ADN eventualmente codificará proteínas y otros elementos importantes. biomoléculas. Incluso un solo nucleótido eliminado o modificado puede marcar la diferencia entre un producto genético y uno que no funciona. Este daño al ADN es una de las causas de muchas enfermedades humanas.
Hay tres puntos de control principales para corregir el ADN recién replicado. El primero es el punto de control de replicación en la replicación. tenedores. Estas bifurcaciones son simplemente los lugares donde el ADN se abre y la ADN polimerasa construye las nuevas hebras.
Al agregar nuevas bases, la enzima también verifica su trabajo a medida que avanza por la hebra. La sitio activo de exonucleasa en la enzima puede editar cualquier nucleótido agregado a la hebra por error, evitando errores en tiempo real durante la síntesis de ADN.
Los otros puntos de control, llamados Puesto de control S-M y el punto de control intra-fase - permitir que la célula revise el ADN recién sintetizado en busca de errores que ocurrieron durante la replicación del ADN. Si se encuentran errores, el ciclo celular se detendrá mientras quinasa las enzimas se movilizan al sitio para reparar los errores.
Corrección a prueba de fallos
Los puntos de control del ciclo celular son cruciales para producir células sanas y funcionales. Los errores o daños no corregidos pueden causar enfermedades humanas, incluido el cáncer. Si los errores o daños son graves o irreparables, la celda puede sufrir apoptosis, o muerte celular programada. Básicamente, esto mata la célula antes de que pueda causar problemas graves en su cuerpo.