El Ciclo Celular: Fases y Regulación
El ciclo celular se compone de dos etapas principales:
- División Celular (Fase M): La célula se divide en dos o más células hijas.
- Interfase: Periodo que transcurre entre dos divisiones sucesivas.
Fase de División Celular (Fase M)
Mitosis
La Mitosis es el reparto de la información genética a los dos núcleos hijos. La membrana nuclear puede desaparecer (mitosis abierta) o permanecer (mitosis cerrada, como en algunos protistas y hongos). Las fases que suelen diferenciarse son:
- Profase
- Prometafase
- Metafase
- Anafase
- Telofase
Citosinesis
La Citosinesis se inicia en la telofase y consiste en el reparto del citoplasma y de los orgánulos celulares. La célula comienza a sufrir una constricción en la zona ecuatorial (surco de división).
Mecanismos de Citosinesis
- En Células Animales: El surco de división es causado por un anillo periférico contráctil.
- En Células Vegetales: La citosinesis se produce por la acumulación de vesículas procedentes del complejo de Golgi en la zona media. Estas vesículas contienen elementos de la pared celular que se desplazan asociadas a elementos microtubulares. Las vesículas se fusionan y entran en contacto con las paredes laterales de la célula parental, originando un fragmoplasto, donde se depositará la pared primaria y, a veces, la secundaria (*).
La Interfase: Preparación para la División
La interfase es el periodo que transcurre entre dos divisiones sucesivas y consta de varias fases:
- Fase G1
- Tiempo comprendido entre el final de la última división celular y la síntesis de ADN (Fase S). Se llevan a cabo procesos de biosíntesis de proteínas y material celular.
- (G0: Estado en el que la célula permanece en interfase y no se divide).
- Punto de Restricción (Entre G1 y S)
- Determina si la célula puede entrar en la fase de síntesis.
- Fase S (Fase de Síntesis)
- Síntesis de histonas y replicación del ADN.
- Fase G2
- Preparación para la división celular. El ADN empieza a condensarse y los cromosomas se hacen visibles.
- Segundo Punto de Restricción
- Regula la entrada en la fase de mitosis y división.
Control del Ciclo Celular
En el control del ciclo celular intervienen diversos mecanismos:
- Regulación Enzimática: El punto de control es el paso de G1 a S, regulado por la unión de ciclinas y quinasas dependientes de ciclinas (CDK).
- Factores de Crecimiento.
- Otros Factores: Tamaño celular, temperatura, etc.
Apoptosis: Después de un número limitado de divisiones, las células mueren mediante este proceso de muerte celular programada.
División Meiótica: La Meiosis
La meiosis es un tipo especial de división del núcleo celular que origina 4 núcleos haploides (n) a partir de un núcleo diploide (2n), fundamental para la formación de gametos. Consta de dos divisiones sucesivas del núcleo, sin que se produzca la duplicación del material genético entre ellas.
Divisiones Meióticas
- Primera División Meiótica (Meiosis I): Los cromosomas homólogos se emparejan y se separan para dar lugar a 2 núcleos hijos haploides (n).
- Segunda División Meiótica (Meiosis II): Reparto de las cromátidas hermanas de cada cromosoma entre los 2 núcleos hijos.
Fases de la Primera División Meiótica (Meiosis I)
Consta de 5 fases principales:
- Profase Meiótica I
- Se divide en 6 etapas:
- Proleptoteno: Ya se ha producido la duplicación del ADN, pero los cromosomas apenas se distinguen.
- Leptoneno: Los cromosomas homólogos se unen a la membrana nuclear a través de placas de unión; comienza a formarse el huso mitótico.
- Zigoteno: Los cromosomas homólogos se unen estrechamente entre sí. En la zona de contacto se origina el complejo sinaptonémico. Cada pareja de cromosomas se llama bivalente o tétrada.
- Paquiteno: Tiene lugar el entrecruzamiento (crossing over) entre cromátidas no hermanas.
- Diploteno: Los cromosomas homólogos comienzan a separarse, pero aún permanecen unidos por los quiasmas.
- Diacinesis: Los cromosomas se condensan de nuevo, alcanzando su máximo grado de empaquetamiento, y los quiasmas se desplazan hacia los extremos.
Segunda División Meiótica (Meiosis II)
La Segunda División Meiótica es equivalente a una división mitótica de una célula haploide. Se originan 4 gametos con una información genética diferente.
Meiosis y Reproducción Sexual
La meiosis supone la posibilidad de variabilidad genética entre los individuos de una especie. Los ciclos biológicos pueden ser diplontes, haplontes o haplodiplontes.
El Catabolismo y el Metabolismo Energético
El metabolismo se divide en dos tipos de reacciones:
- Anabolismo: Reacciones constructivas que originan compuestos complejos partiendo de otros más sencillos.
- Catabolismo: Reacciones de oxidación-reducción que tienen tres finalidades principales:
- Conseguir energía (ATP).
- Obtener poder reductor.
- Producir precursores metabólicos para la biosíntesis de diversos compuestos biológicos.
El catabolismo se lleva a cabo mediante dos formas principales: respiración y fermentación, que implican fosforilación oxidativa y fosforilación a nivel de sustrato.
Catabolismo de los Glúcidos
Glucólisis
En la glucólisis se forman moléculas de piruvato que pueden seguir dos caminos:
- Un proceso complejo en el que se degrada completamente el piruvato hasta formar CO₂ (Respiración).
- Una degradación parcial que origina productos orgánicos (Fermentación).
La glucólisis es un proceso donde la síntesis de ATP tiene lugar mediante fosforilaciones a nivel de sustrato. Consta de 3 etapas:
- Etapa de fosforilación que requiere aporte energético.
- Etapa de oxidación que rinde energía y poder reductor.
- Etapa en la que se restituye a la célula el ATP consumido en la primera fase.
Ciclo de Krebs
El Ciclo de Krebs es un conjunto cíclico de reacciones que producen la oxidación completa del acetil-CoA hasta CO₂. Se obtiene:
- Poder reductor.
- Precursores metabólicos.
- Energía en forma de GTP.
Fosforilación Oxidativa y Transporte Electrónico
La Fosforilación Oxidativa es el mecanismo de síntesis de ATP en la respiración, y tiene lugar en la mitocondria. Este proceso está íntimamente ligado al Transporte Electrónico (FOTO).