Mecanismo de Division Celular

5/11/2018 Mecanismo de Division Celular - slidepdf.com

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE CONKAL

Licenciatura en Biología

Biología Celular

Ensayo de sistemas de endomembranas

Responsable:

Br. Moreno Torres Harry Alberto

Profesora:

Dr. María Fernanda Ricalde Pérez

Conkal, Yucatán; Octubre de 2011



Mecanismo de división celular

La continuidad de la vida se basa en la reproducción de las células o división celular. El proceso de

división celular es una parte integral del ciclo celular, que es la vida de una célula desde el momento

en que se forma por primera vez a partir de una célula progenitora hasta su propia división en dos

células hijas.

Estas divisiones conllevan la distribución de material genético idéntico (DNA) en dos células hijas. Una

célula en división duplica su DNA, las dos copias se trasladan a los extremos opuestos de la célula y

solo entonces se dividen en células hijas (Campbell & Reece, 2007).

Toda la dotación de DNA de una célula, se denomina genoma, la cual se encuentra empaquetada en

cromosomas, lo que facilita su replicación y distribución. Los cromosomas eucariontes están

constituidos por cromatina (complejo de DNA) y pretinas asociadas que mantiene la estructura del

cromosoma y ayuda a controlar la actividad de los genes.

La mayoría de las divisiones celulares eucariontes mantienen en las células hijas la misma cantidad de

los cromosomas que había en la célula progenitora, este tipo de divisan se llama división celular

mitótica o mitosis (Watson at al , 2008).

El ciclo celular mitótico se divide en cuatro fases, la G1, S G2 y M, de las cuales se distinguen tres

fases principales: la interfase (G1, S y G2); la mitosis y la citocinesis (M).

Durante la interfase (G1), ocurre un crecimiento general y la duplicación de los organelos

citoplasmáticos. En las células que contienen centriolos, estas estructuras comienzan a separarse y a

duplicarse. El proceso clave de replicación del DNA tiene lugar en la fase S (de síntesis), periodo en

el cual también se sintetizan muchas histonas y otras proteínas asociadas con el DNA. Durante la fase

G2, comienzan a ensamblarse las estructuras directamente asociadas con la mitosis y la citocinesis.

Los cromosomas recién duplicados, dispersos en el núcleo en la forma de filamentos de cromatinarelajada, comienzan a enrollarse nuevamente y a condensarse en forma compacta. Esto permite los

movimientos complejos y la secreción del material genético que ocurran durante la mitosis. La

duplicación del par de centriolos se completa y los dos pares de centriolos maduros, ubicados justo por

fuera de la envoltura nuclear, se disponen uno perpendicular al otro (Curtis et al , 2006).

Una vez completados los procesos de la interfase, la célula está en condiciones de sufrir la mitosis, la

cual se dividirá en 5 fases: profase, prometafase, metafase, anafase e telofase.

Durante la profase, los cromosomas duplicados se condensan, inmediatamente el huso mitótico,

comienza a formarse en el citoplasma, esta estructura está compuesta por fibras constituidas por

microtúbulos y proteínas asociadas. Mientras se ensambla el huso mitótico, los otros microtúbulos delcitoesqueleto se desensamblan parcialmente, proporcionando también el material utilizado para formar

el huso. Los microtúbulos del huso se elongan por la incorporación de más subunidades de tubulina. El

ensamblaje de los microtúbulos del huso comienza en el centrosoma. (Audesirk at al , 2004; Lizcano,

2005).



Conforme los microtúbulos del huso adoptan la forma de una canasta completa en torno al núcleo, la

envoltura nuclear se desintegra y libera los cromosomas duplicados, lo que permite que estos

interactúen con los microtúbulos del huso.

Cada cromosoma del par duplicado recibe el nombre de cromátida y las dos cromátidas de un par

dado se conocen como hermanas (Watson at al , 2008). Estas cromátidas tienen un cinetocoro(proteína asociada con secciones específicas de DNA en el centrómero). Los dos cinetocoros del

cromosoma se colocan en direcciones opuestas.

Durante la prometafase, algunos de los microtúbulos del huso se adhieren a los cinetocoros. Cuando

uno de los cinetocoros es “capturado” por los microtúbulos, el cromosoma comienza a moverse hacia

el polo desde el cual se extienden esos microtúbulos. Este movimiento se detiene cuando los

microtúbulos del polo opuesto se unen al otro cinetocoro.

Al final de la prometafase, los dos centrosomas, uno en cada polo del huso, se encuentran en

extremos opuestos de la célula. Desde cada centrosoma se extiende el áster (estructura con

distribución radial de microtúbulos cortos). El huso incluye los cromosomas, los microtúbulos del huso

y los ásteres.

En la metafase, ocurre un “tira y afloja” de las cromátidas de los cromosomas que termina en empate,

dejando al cromosoma a la mitad del camino entre los dos extremos de la célula. Este plano imaginario

se denomina placa metafísica de la célula; los microtúbulos de los ásteres crecieron y están en

contacto con la membrana plasmática. Ahora es uso está completo (Audesirk at al , 2004).

La anafase comienza abruptamente cuando se inactivan las proteínas que mantienen juntas a las

cromátidas de cada cromosoma. Una vez que las cromátidas se separan, los “motores” proteínicos de

los cinetocoros tiran de los cinetocoros y de los cromosomas sujetos a ellos hacia los extremos

opuestos de la célula. Mientras los cinetocoros remolcan sus cromosomas, los microtúbulos del huso

sueltos interactúan y se alargan con el fin de separar los polos de la célula, obligando a esta a adoptar

una forma ovalada. Al final de la anafase, los grupos duplicados de cromosomas han llegado a

extremos opuestos de la célula progenitora.

Durante la telofase, los cromosomas ya han alcanzado los polos celulares, el huso termina por

desensamblarse y comienzan a formarse dos envolturas nucleares en torno a cada grupo de

cromosomas. Las envolturas nucleares surgen de los fragmentos de la envoltura nuclear de la célula

progenitora y otras porciones del sistema de endomembranas, los cromosomas se vuelven menos

condensados y los nucléolos parecen nuevamente.

Una vez que el material genético se ha repartido en ambos polos, se inicia la división física del

citoplasma llamada citocinesis, lo que genera dos células hijas. El complejo de Golgi y el retículo

endoplasmático son envueltos en vesículas durante la mitosis y proporcionados a cada célula hija

(Lizcano, 2005).

En las células animales, la citocinesis se produce mediante segmentación. El primer signo de

segmentación es la aparición de un surco de segmentación, una hendidura profunda en la superficie

celular cerca de la antigua placa metafísica. Sobre el lado citoplasmático del surco se encuentra un

anillo contráctil de microfilamentos de actina asociado a proteínas de miosina. Los filamentos de



actina interactúan con las moléculas de miosina para hacer que el anillo se contraiga. El surco en

segmentación profundiza hasta que la célula progenitora se divide en dos por pinzamiento y se

producen dos células completamente separadas, cada una con su propio núcleo y parte del citosol y

de los orgánulos.

La citocinesis en la células vegetales ocurre mediante la acción de vesículas derivadas del aparato deGolgi, que se mueven a lo largo de los microtúbulos hasta la mitad de la célula, donde se combinan,

para producir una placa celular a la cual se le agregaran más vesículas, hasta que sus membranas

plasmáticas se fusionan con la membrana plasmática a lo largo de todo el perímetro de la célula.

Como resultado se obtienen dos células hijas, cada una con su propia membrana plasmática, mientras

tanto, se forma una nueva pared celular entre las células hijas, que surgirá a partir de los contenidos

de la placa celular.

Fisión Binaria: Los procariontes se reproducen por un tipo de división celular denominada fisión

binaria. La mayoría de los genes bacterianos son transportados en un único cromosoma bacteriano

que se compone de una molécula circular de DNA y proteínas asociadas (Weiss, 2004).

Regulación del ciclo celular

El tiempo y velocidad de la división celular en diferentes partes de una planta o un animal son cruciales

para el crecimiento normal, el desarrollo y el mantenimiento. Se ha sugerido que el ciclo celular es

dirigido por señales moleculares específicas presentes en el citoplasma (Campbell & Reece, 2007).

Existen tres puntos de control en el ciclo celular en los cuales puede ser regulada la progresión del

ciclo:

• El punto de restricción es el punto, al final de G1, en el cual la célula está obligada a completar

el ciclo de división. La célula no superara dicho punto sin la concentración adecuada de

nutrientes o de factores de crecimiento.

• La entrada en mitosis se produce al comienzo de la fase M. La célula no progresara más allá si

existe daño en el ADN.

• La salida de la mitosis se produce al final de la mitosis. La célula permanecerá retenida en este

estadio si el uso acromático no se ensambla adecuadamente.

La progresión a través de estos puntos de control está regulada por la actividad de las ciclinas, que

son proteínas que controlan la transición de una fase a otra. Las concentraciones intracelulares de

ciclina varían a lo largo del ciclo celular (Manson et al., 2003; Lizcano, 2005).

El sistema de control del ciclo celular actúa por sí solo, impulsado por un reloj interno. Sin embargo el

ciclo celular se regula en ciertos puntos de control mediante controles tanto internos como externos.

Las fluctuaciones de la concentración y actividad de las moléculas que controlan el ciclo celular

definen el ritmo de los acontecimientos secuenciales del ciclo celular. Estas moléculas reguladoras

constan de dos subunidades: una reguladora y otra catalítica, es decir, con función enzimática. La

subunidad reguladora se llama ciclina, la subunidad catalítica es una cinasa (enzima que cataliza la

transferencia de un grupo fosfato del ATP a otra molécula). Para ser activas, esta cinasas deben



estar unidas a un ciclina, por lo que se llaman cinasas dependiente de ciclina o Cdk, las cuales se

activan cuando se unen y forman un complejo con las ciclinas formando el MPF (Factor promotor de

maduración). La actividad de una Cdk aumenta o disminuye con los cambios de concentración de su

ciclina correspondiente (Curtis et al , 2006).

Las Cdk-ciclina activadas estimulan la progresión del ciclo celular fosforilado (y por los tanto activado)proteínas específicas de la célula, necesarias para el paso al siguiente estadio (Manson et al., 2003;

Campbell & Reece, 2007). Hay tres clases de complejos Cdk-ciclina que controlan el tránsito de una

célula por las fases G1, S, G2 y M y que actúan en secuencia:

Complejos Cdk-ciclina G1/S. Estos complejos preparan a la célula para la fase S al estimular la

síntesis de enzimas que participan en la duplicación del DNA.

Complejos Cdk-ciclina S. Los complejos de la fase S estimulan el ingreso en esta fase de síntesis

activa, al fosforilar en forma selectiva, y así activa, a las proteínas que participan en la replicación del

DNA.

Complejos Cdk-ciclina M. Se forma durante la fase S y G2 pero permanecen inactivos hasta que secompleta la síntesis de DNA. Una vez activados, inducen la condensación cromosómica, la cual se

inicia por la fosforilación de la histona H1 una proteína unida al núcleo; provoca la fosforilación de

diversas proteínas de la lámina nuclear, que promueve la fragmentación de la envoltura nuclear; el

armado del huso mitótico y la alineación de los cromosomas en la placa ecuatorial durante la

metafase. Además permite el inicio de la anafase y la migración de los cromosomas hacia los polos

del huso (Curtis et al , 2006).

Luego de estos acontecimientos, la ciclinas mitóticas son auto-degradadas, lo cual permite que los

cromosomas se descondensen, se reconstituya la envoltura nuclear y se divida el citoplasma. La parte

del MPF que no es ciclina, la Cdk, persiste en la célula en forma inactiva hasta que se asocia con

nuevas moléculas de ciclina sintetizadas durante las fases S y G2 de la siguiente ronda del ciclo

(Campbell & Reece, 2007).

Existen señales de detención y continuación, que por ejemplo, en la anafase, la separación de

cromátidas hermanas, no comienza hasta que todos los cromosomas están debidamente adheridos al

huso en la placa metafísica. Los cinetocoros que aún no están unidos a los microtúbulos del huso

envían una señal molecular que determina que las cromátidas permanecen juntas, lo que retrasa la

anafase. Solo cuando los cinetocoros de todos los cromosomas están unidos al huso las cromátidas se

separaran (debido a la inactivación de las proteínas que las mantienen unidas). Este mecanismo

asegura que las células hijas no también con menos cromosomas o más.

Uno de estos factores de crecimiento es el factor de crecimiento de plaquetas (PDGF), que se sintetiza

por las células sanguíneas llamadas plaquetas. El PDGF es necesario para la división de fibroblastos

en cultivo. La unión de moléculas de PDGF a sus receptores desencadena una vía de transducción de

señales que permite a las células pasar del punto de control G1 y dividirse (Yu et al , 1995).

Bibliografía:



Audesirk, Teresa; Audesirk, Gerald y Byers Bruce. (2004). Biología, ciencia y naturaleza. Editorial

Pearson Educación. México. p: 184-187.

Campbell, Neil A. y Reece, Jane B. (2007). Bilogía. Editorial Médica Panamericana. 7ª Edición. Madrid,

España. p: 218-231.

Curtis, Elena; Schnek, Adriana y Flores, Graciela. (2006). Invitación a la Biología. Editorial Médica

Panamericana. 6ª Edición. Buenos Aires, Argentina. p: 95-96.

Lizcano, Fernando L. (2005). Fundamentos moleculares en medicina. Editorial Manual Moderno.

Universidad de La Sabana. Colombia. p: 122-128.

Manson, Ania; Jones, Emma y Morris. (2003). Lo esencial en célula y genética. Editorial ELSEVIER. 2ª

Edición. Madrid, España. p: 72.

Watson, James D.; Baker; Bell; Gann; Levine y Losick. (2008). Biología Molecular del Gen. Editorial

Médica Panamericana. 5ª Edición. Madrid, España. p: 154.

Weiss, David. (2004). Bacterial cell division and the septal ring . Molecular Microbiology. Vol 54. p: 588-

597.

Yu, Jin C.; Li, Weiqun; Wang, Ling Mei; Uren, Aykut; Pierce, Jacalyn H. y Heidaran, Mohammad A.

(1995). PDGF focus forming activity chemotaxis, or growth. The journal of biological chemistry . Vol 270.

p: 3-6.

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