3 etapas de la interfase

Los científicos observaron por primera vez el proceso de división celular a fines del siglo XIX. La evidencia microscópica consistente de células que gastan energía y material para copiarse y dividirse refuta la teoría generalizada de que las nuevas células surgieron de la generación espontánea. Los científicos comenzaban a comprender el fenómeno del ciclo celular; este es el proceso por el cual las células "nacen" a través de la división celular, y luego viven sus vidas, realizando sus actividades celulares diarias, hasta que llega el momento de someterse a la división celular.

Existen muchas razones por las que una célula no puede pasar por una división. Algunas células del cuerpo humano simplemente no lo hacen; por ejemplo, la mayoría de las células nerviosas eventualmente dejan de someterse a la división celular, razón por la cual una persona que sufre daño nervioso puede sufrir déficits sensoriales o motores permanentes.

Normalmente, sin embargo, el ciclo celular es un proceso que consta de dos fases:

TL; DR (demasiado largo; No leí)

Las tres etapas de la interfase son G₁, que significa Gap fase 1; Fase S, que significa fase de síntesis; y G₂, que significa Gap fase 2. La interfase es la primera de las dos fases del ciclo celular eucariota. La segunda fase es la mitosis, o fase M, que es cuando ocurre la división celular. A veces, las células no salen de G₁ porque no son el tipo de células que se están dividiendo o porque están muriendo. En estos casos, se encuentran en una etapa denominada G₀, que no se considera parte del ciclo celular.

Los organismos unicelulares como las bacterias se denominan procariotas, y cuando participan en la división celular, su propósito es reproducirse asexualmente; están creando descendencia. La división de células procariotas se llama fisión binaria en lugar de mitosis. Los procariotas generalmente solo tienen un cromosoma que ni siquiera está contenido por una membrana nuclear, y carecen de los orgánulos que tienen otros tipos de células. Durante la fisión binaria, una célula procariota hace una copia de su cromosoma y luego une cada copia hermana del cromosoma a un lado opuesto de su membrana celular. Luego comienza a formar una hendidura en su membrana que aprieta hacia adentro en un proceso llamado invaginación, hasta que se separa en dos células separadas idénticas. Las células que forman parte del ciclo celular mitótico son las células eucariotas. No son organismos vivos individuales, sino células que existen como unidades cooperantes de organismos más grandes. Las células de sus ojos o sus huesos, o las células de la lengua de su gato o de las briznas de hierba de su jardín delantero son todas células eucariotas. Contienen mucho más material genético que un procariota, por lo que el proceso de división celular también es mucho más complejo.

El ciclo celular recibió su nombre porque las células se dividen constantemente, comenzando una nueva vida. Una vez que una célula se divide, es el final de la fase de mitosis e inmediatamente comienza la interfase nuevamente. Por supuesto, en la práctica, el ciclo celular ocurre de manera fluida, pero los científicos han demarcado fases y subfases dentro del proceso para comprender mejor los componentes microscópicos de la vida. La celda recién dividida, que ahora es una de las dos celdas que antes eran una sola celda, está en el G₁ subfase de la interfase. GRAMO₁ es una abreviatura de la fase "Gap"; habrá otro con la etiqueta G₂. También puede ver estos escritos como G1 y G2. Cuando los científicos descubrieron bajo el microscopio el ajetreado y fundamental trabajo celular de la mitosis, interpretó la interfase relativamente menos dramática como una fase de reposo o pausa entre las células divisiones.

Ellos llamaron G₁ etapa con la palabra "brecha" usando esta interpretación, pero en ese sentido, es un nombre inapropiado. En realidad, GRAMO₁ es más una etapa de crecimiento que una etapa de descanso. Durante esta fase, la célula está haciendo todas las cosas que son normales para su tipo de célula. Si es un glóbulo blanco, realizará acciones defensivas para el sistema inmunológico. Si es una célula de la hoja en una planta, realizará la fotosíntesis y el intercambio de gases. Es probable que la célula esté creciendo. Algunas células crecen lentamente durante G₁ mientras que otros crecen muy rápidamente. La célula sintetiza moléculas, como ácido ribonucleico (ARN) y varias proteínas. En cierto momento al final de la G₁ etapa, la célula tiene que "decidir" si pasar o no a la siguiente etapa de la interfase.

Una molécula llamada quinasa dependiente de ciclina (CDK) regula el ciclo celular. Esta regulación es necesaria para evitar una pérdida de control del crecimiento celular. La división celular fuera de control en animales es otra forma de describir un tumor maligno o cáncer. CDK proporciona señales en los puntos de control durante puntos específicos del ciclo celular para que la célula continúe o se detenga. Ciertos factores ambientales contribuyen a que CDK proporcione estas señales. Estos incluyen la disponibilidad de nutrientes y factores de crecimiento, y la densidad celular en el tejido circundante. La densidad celular es un método de autorregulación particularmente importante utilizado por las células para mantener tasas de crecimiento de tejido sano. CDK regula el ciclo celular durante las tres etapas de la interfase, así como durante la mitosis (que también se llama fase M).

Si una celda alcanza un punto de control regulatorio y no recibe una señal para continuar con el ciclo celular (por ejemplo, si está al final de G₁ en interfase y está esperando entrar en la fase S en interfase), hay dos cosas posibles que la célula podría hacer. Una es que podría hacer una pausa mientras se resuelve el problema. Si, por ejemplo, algún componente necesario está dañado o falta, se podrían realizar reparaciones o complementos, y luego podría acercarse al punto de control nuevamente. La otra opción para la celda es ingresar a una fase diferente llamada G₀, que está fuera del ciclo celular. Esta designación es para las células que continuarán funcionando de la manera en que se supone que deben hacerlo, pero que no pasarán a la fase S ni a la mitosis y, como tal, no participarán en la división celular. La mayoría de las células nerviosas humanas adultas se consideran en el G₀ fase, ya que normalmente no pasan a la fase S o mitosis. Células en el G₀ fase se consideran inactivos, lo que significa que están en un estado de no división, o senescentes, lo que significa que están muriendo.

Durante el G₁ etapa de la interfase, hay dos puntos de control regulatorios que la célula debe atravesar antes de continuar. Uno evalúa si el ADN de la célula está dañado y, si lo está, el ADN debe repararse antes de que pueda continuar. Incluso cuando la celda está lista para pasar a la fase S de la interfase, hay otro punto de control que hacer. asegúrese de que las condiciones ambientales, es decir, el estado del medio ambiente que rodea la celda favorable. Estas condiciones incluyen la densidad celular del tejido circundante. Cuando la celda tiene las condiciones necesarias para proceder de G₁ a la fase S, una proteína ciclina se une a la CDK, exponiendo la parte activa de la molécula, lo que le indica a la célula que es hora de comenzar la fase S. Si la celda no cumple las condiciones para pasar de G₁ a la fase S, la ciclina no activará la CDK, lo que evitará la progresión. En algunos casos, como el ADN dañado, las proteínas inhibidoras de CDK se unirán a las moléculas de ciclina CDK para prevenir la progresión hasta que se solucione el problema.

Una vez que la celda entra Fase S, debe continuar hasta el final del ciclo celular sin retroceder ni retirarse a G₀. Sin embargo, hay más puntos de control a lo largo del proceso para garantizar que los pasos se completen correctamente antes de que la celda pase a la siguiente fase del ciclo celular. La "S" en la fase S significa síntesis porque la célula sintetiza, o crea, una nueva copia de su ADN. En las células humanas, eso significa que la célula produce un conjunto completamente nuevo de 46 cromosomas durante la fase S. Esta etapa está cuidadosamente regulada para evitar que los errores pasen a la siguiente etapa; esos errores son mutaciones. Las mutaciones ocurren con bastante frecuencia, pero las regulaciones del ciclo celular evitan que sucedan muchas más. Durante la replicación del ADN, cada cromosoma se enrolla extremadamente alrededor de cadenas de proteínas llamadas histonas, reduciendo su longitud de 2 nanómetros a 5 micrones. Los dos nuevos cromosomas hermanos duplicados se denominan cromátidas. Las histonas unen las dos cromátidas coincidentes juntas estrechamente en la mitad de sus longitudes. El punto donde se unen se llama centrómero. (Consulte Recursos para obtener una representación visual de esto).

Además de los complicados movimientos que ocurren durante la replicación del ADN, muchas células eucariotas son diploides, lo que significa que sus cromosomas normalmente están dispuestos en pares. La mayoría de las células humanas son diploides, a excepción de las células reproductoras; estos incluyen ovocitos (huevos) y espermatocitos (espermatozoides), que son haploides y tienen 23 cromosomas. Las células somáticas humanas, que son todas las demás células del cuerpo, tienen 46 cromosomas, organizados en 23 pares. Los cromosomas emparejados se denominan par homólogo. Durante la fase S de la interfase, cuando se replica cada cromosoma individual de un par homólogo original, el resultantes dos cromátidas hermanas de cada cromosoma original se unen, formando una figura que parece dos X pegadas juntos. Durante la mitosis, el núcleo se dividirá en dos nuevos núcleos, separando una de cada cromátida de cada par homólogo de su hermana.

Si la célula pasa los puntos de control de la fase S, que están especialmente preocupados por asegurarse de que el ADN no esté dañado, replicado correctamente y que se replicó solo una vez, entonces los factores reguladores permiten que la célula pase a la siguiente etapa de interfase. Esto es G₂, que significa Gap fase 2, como G₁. También es un nombre inapropiado, ya que la celda no está esperando, pero está muy ocupada durante esta etapa. La celda continúa haciendo su trabajo normal. Recuerde esos ejemplos de G₁ de una célula de la hoja que realiza la fotosíntesis o de un glóbulo blanco que defiende al cuerpo contra los patógenos. También se prepara para salir de la interfase y entrar en la mitosis (fase M), que es la segunda y última etapa del ciclo celular, antes de que se divida y comience de nuevo.

Otro puesto de control durante G₂ asegura que el ADN se haya replicado correctamente, y CDK le permite avanzar solo si se aprueba. Durante G₂, la célula replica el centrómero que une las cromátidas, formando algo llamado microtúbulo. Esto se convertirá en parte del huso, que es una red de fibras que guiarán a las cromátidas hermanas alejándolas entre sí y hacia sus lugares apropiados en los núcleos recién divididos. Durante esta fase, las mitocondrias y los cloroplastos también se dividen cuando están presentes en la célula. Cuando la célula ha superado sus puntos de control, está lista para la mitosis y ha finalizado las tres etapas de la interfase. Durante la mitosis, el núcleo se dividirá en dos núcleos, y casi al mismo tiempo, un proceso llamado citocinesis dividirá el citoplasma, es decir, el resto de la célula, en dos células. Al final de estos procesos, habrá dos nuevas celdas, listas para comenzar el G₁ etapa de interfase de nuevo.