Ciclo Celular y Mitosis.

Muerte Celular: Apoptosis y Necrosis.

Biología e Histología.Docente: Mónica Latorre

El DNA se encuentra asociado a un gran número de proteínas ácidas y básicas.

En el periodo del ciclo celular en el que no hay división, este complejo de DNA/proteínas se encuentra disperso y desespiralizado y se denomina Cromatina.

Cuando el DNA se espiraliza y se condensa en la mitosis y la meiosis, se denomina Cromosomas.

Recordemos:

Cromosomas

HAPLOIDÍA Y DIPLOIDÍA.

CICLO CELULAR

• La vida de una célula consta de dos etapas diferentes: – Interfase y – División celular

• La interfase es una etapa muy larga en la cual tiene lugar el crecimiento de la célula y el desarrollo de las actividades metabólicas normales.

• La división es una etapa corta. El conjunto de ambas componen el ciclo celular.

PERIODOS DE LA INTERFASE • Es de gran importancia para la célula. No

es un momento de reposo, pues en ella tiene lugar una gran actividad metabólica.

• La interfase se puede subdividir para su estudio en tres periodos: G1, S y G2.

Ciclo Celular.

Periodo G1 • Corresponde a la fase de desarrollo de la célula. • Los cromosomas se encuentran esparcidos en el interior del núcleo celular asociados a

las histonas. • Los genes se transcriben de acuerdo con las necesidades metabólicas que presenta la

célula en cada momento. • En el citoplasma se suceden los diferentes procesos metabólicos y los orgánulos

celulares se forman también en este periodo. El periodo S • Síntesis de ADN. En él, la doble hélice se abre en diversos puntos llamados burbujas

de replicación, es en ellos donde se produce la síntesis del ADN.

El periodo G2 • Antecede a la mitosis. • En este periodo los cromosomas están ya duplicados, es decir, están formados por dos

cromátidas con uniones a nivel del centrómero.

INTERFASE

• El período G1: Intensa actividad bioquímica, ocurre la síntesis de organelos y el crecimiento celular.

• El período S: Ocurre síntesis de ADN. • El período G2: Período de preparación para la división celular, la cromatina comienza a

condensarse y los cromosomas se empiezan a formar.

Célula madre en Interfase Célula madre al final de la Interfase Célula madre en división

Material hereditario en forma de cadenas aisladas que constituyen la CROMATINA.

En la especie humana:2n = 46 cadenas.

Material hereditario se duplica cada cadena está dos veces; la cromatina está formada por pares de cadenas idénticas.

En la especie humana:2n = 92 cadenas.

Las dos cadenas de ADN idénticas se espiralizan y se convierten en CROMOSOMAS.

En la especie humana2n = 46 cromosomas

En resumen:

Interfase Celular antes de la división

Mitosis• 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.

• En una división celular hay que distinguir dos aspectos distintos:– División del núcleo: Cariocinesis o Mitosis.– División del citoplasma: Citocinesis o Citodiéresis.

ETAPAS DE LA MITOSIS

PROFASE• Se caracteriza por un acortamiento y engrosamiento de los cromosomas, de manera

que éstos se pueden distinguir unos de otros (Condensación de la cromatina).

• La envoltura nuclear se desintegra.

• Los centríolos siempre cercanos a la envoltura nuclear y situados perpendicularmente, se duplican y migran a polos opuestos de la célula.

• Se forma el huso mitótico (conglomerado de microtúbulos).

• Los cromosomas ya condensados están constituidos por dos cromátidas idénticas (hermanas) que son el resultado de la duplicación del ADN en la fase

• El cinetocoro es el punto donde "anclan" los microtúbulos del huso.

• Para realizar la segregación de los cromosomas, las células utilizan microtúbulos que "tiran" de los cromosomas para llevarlos a cada futura célula.

• Las células que contienen centríolos también poseen una "corona" de pequeños microtúbulos, el aster, que se extienden desde los centríolos a la membrana nuclear.

Las células vegetales no tienen centríolos y el huso acromático se forma a partir del centrosoma. Estos husos sin centríolo se llaman husos anastrales y están menos centrados en los polos.

Profase mitótica

PROMETAFASE. • La envoltura nuclear se ha desorganizado y el huso mitótico se ha organizado. • Los cromosomas han sido alcanzados por fibras del huso.

METAFASE.• Los cromosomas son dirigidos por las fibras del huso al ecuador de la célula formando

así la placa metafásica. Al final de esta etapa el centrómero de cada cromátida se divide.

ANAFASE.• Los centrómeros de cada cromosoma ya divididos, comienzan a separarse y las 2

cromátidas hermanas migran a polos opuestos.

• Este movimiento depende del huso, cuyas fibras se contraen en presencia de ATP. El centrómero de cada cromosoma se ubica hacia el polo y los telómeros hacia el ecuador.

TELOFASE • Los cromosoma llegan a los polos y la célula recorre ahora a la inversa los pasos de la

profase para volver al estadio de interfase.

• Los cromosomas se desenrollan y empiezan a llevar a cabo sus funciones fisiológicas.

• Se forma de nuevo la envoltura nuclear alrededor de cada conjunto de cromosomas, se forman los nucleolos y tiene lugar la citocinesis.

CITOCINESIS.

• Es la división del citoplasma, permite después que ha ocurrido una distribución equitativa de la carga cromosómica en cada célula hija la separación y creación de dos células independientes.

Citocinesis de una célula animal: • Comienza con la formación de un surco de segmentación en la mitad de la célula,

constituido por filamentos de actina y miosina que después de cierto tiempo provocan el estrangulamiento del mismo hasta que se separan por completo las 2 células.

Citocinesis de una célula vegetal: • En las células vegetales aparece un sistema de fibras formado por microtúbulos en

forma de barril: Fragmoplasto. • En su plano ecuatorial se depositan pequeñas vesículas que provienen de los

dictisomas del aparato de Golgi. • Estas vesículas contienen sustancias pépticas que formarán la lámina media.

SIGNIFICADO BIOLÓGICO DE LA MITOSIS

A nivel genético: – Representa un sistema de reparto equitativo e idéntico de la información

genética. Ambas células hijas tendrán la misma información que es, la misma que poseía la célula madre.

A nivel celular:

– La mitosis permite la perpetuación de una estirpe celular y la formación de colonias de células: “clones celulares”.

A nivel orgánico:– La mitosis permite el crecimiento y desarrollo de los tejidos y de los órganos de

los seres pluricelulares así como la reparación y regeneración de los mismos.

– De esta manera todas las células de un organismo pluricelular, a excepción de las células sexuales, disponen de idéntica información genética.

• El sistema de control del ciclo celular es un dispositivo bioquímico que opera cíclicamente y que está constituido por un conjunto de proteínas que interactúan entre sí y que inducen y coordinan los procesos esenciales de avance que duplican y dividen el contenido celular.

• En el ciclo existen frenos que detienen el ciclo en puntos específicos de control.

REGULACIÓN DEL CICLO CELULAR.

• El control interno del ciclo celular está a cargo de proteínas, cuyas acciones podrían resumirse en series de activaciones e inhibiciones de otras proteínas, que son indispensables durante las fases del ciclo.

• Los principales efectores de esta regulación, son dos:

1. Las proteínas que permiten el progreso del ciclo: Los complejos cdk-ciclina y 2. Las proteínas que las inhiben: Dos pequeñas familias de proteínas, las CIP y las INK4.

• Los complejos cdk-ciclina están compuestos por 2 tipos de proteínas: – Proteína quinasa ciclina-dependiente (Cdk) que desencadena el proceso de

fosforilación de residuos específicos de treonina y serina.

– Ciclina que al unirse a la Cdk regulan su actividad. Hay varios tipos de ciclinas que pueden agruparse en dos clases principales:

• Ciclinas mitóticas, que se une a la Cdk para iniciar el proceso de mitosis, y • Ciclinas G1, que se unen a la Cdk antes de comenzar la fase S.

Los eventos que conducen a la división de la célula son los siguientes: • La ciclina mitótica se acumula gradualmente durante la fase G2 y se une a la Cdk para

formar un complejo Cdk-ciclina conocido como FPM o factor promotor de la mitosis.

• Las células sintetizan proteínas inhibidoras de los complejos cdk-ciclinas, que colaboran al control del ciclo celular. Estas proteínas se han agrupado en dos: – Proteínas INK4: Inhiben la quinasa 4. Las INK4, se unen e inhiben sólo los

complejos cdk4-ciclina D y cdk6-ciclina D

– Las CIP: Inhiben cdk’s. Las CIP se unen e inhiben a todos los complejos que tengan cdk 1, 2, 4 y 6.

• Las proteínas INK4 y CIP, llamadas en conjuntos inhibidores de cdk (CKI), y algunos factores de transcripción (como el p53) tienen la función de impedir la proliferación celular.

• La mutación de los genes que las codifican y/o la pérdida de función de estas proteínas, resulta en la pérdida de control sobre el ciclo celular y la incapacidad para detenerlo, (proliferación celular con errores).

• Por su acción normal, a los genes que codifican estas proteínas se les denominaron “genes supresores de tumores”.

La muerte celular programada durante el desarrollo embrionario de mamífero esculpe el desarrollo digital.

La muerte celular sucede durante la metamorfosis de los anfibios

APOPTOSIS

• Si una célula ya no es requerida esta muere o se “suicida” por apoptosis. • Las células que mueren por apoptosis son células sanas, a diferencia de las células

que mueren por necrosis.

• La apoptosis a diferencia de la necrosis es un proceso ordenado, las célula muere “limpiamente” sin dañar a sus células vecinas con el contenido de su citoplasma:

Fases de la Apoptosis1. La célula se condensa y reduce su tamaño2. Se colapsa el citoesqueleto3. La membrana nuclear se destruye, el DNA se fragmenta, y4. La superficie de la célula cambia de manera que puede ser reconocida por células

vecinas o macrófagos para ser fagocitada.

NECROSIS

• La necrosis es la muerte patológica de un conjunto de células o de cualquier tejido del organismo, provocada por un agente nocivo que causa una lesión tan grave que no se puede reparar o curar.

• La necrosis comienza con una incapacidad de la capacidad de la célula para mantener la homeostasis, lo que conlleva la entrada de agua e iones extracelulares.

• Una vez que se ha producido y desarrollado, la necrosis es irreversible. Es una de las dos expresiones morfológicas reconocidas de muerte celular dentro de un tejido vivo.

• Por ejemplo, el aporte insuficiente de sangre al tejido o isquemia, un traumatismo, la exposición a la radiación ionizante, la acción de sustancias químicas, una infección, o el desarrollo de una enfermedad autoinmune o de otro tipo.

Fases de la Necrosis

Necrobiosis• Proceso celular que media entre el momento en que la célula muere y el momento en que se

presenta la necrofanerosis.

• Durante este periodo la célula no muestra alteraciones a la microscopía corriente; con este método de examen la necrobiosis dura 6 a 8 horas.

Necrofanerosis• Los signos de necrofanerosis están definidos claramente con microscopía de luz, se presentan,

por lo general, no antes de 6 horas de ocurrida la muerte celular y pueden persistir días o semanas e incluso meses.

Picnosis es la retracción del núcleo con condensación de la cromatina

Cariolisis, la disolución del núcleo

Cariorrexis, la fragmentación del núcleo en trozos con cromatina condensada.

Hipereosinofilia representada por mayor

densidad de puntos.

Necrolisis• Se denomina necrolisis el proceso de desintegración y disolución de la célula necrótica,

proceso que en ciertas condiciones se acompaña de infiltración de células polinucleares y remoción de los detritus celulares por macrófagos.

• Desde el punto de vista morfológico, la necrosis se caracteriza por una dilatación de las mitocondrias y del retículo endoplasmático, una floculación de la cromatina nuclear y una entrada de agua que acaba por provocar la lisis osmótica de la célula y la salida al exterior del contenido celular.

• In vivo, la muerte celular por necrosis se asocia a menudo con una lesión adicional, afectando a una zona más o menos amplia de tejido, determinando una respuesta inflamatoria intensa. Es un proceso pasivo, que no requiere una participación activa de la célula.

En resumen:• El ciclo celular es un conjunto de procesos ordenados, que lleva a cabo la célula

cuando se le ha instruido el dividirse.

• Está dividido en Interfase y Mitosis.

• El control intracelular está a cargo de mediadores proteicos que ejercen un control negativo y positivo sobre el ciclo celular (cdk-ciclinas).

• Cuando una célula no es necesaria o es una posible amenaza ésta puede morir por apoptosis ya sea por señales intracelulares o extracelulares.